Проектирование автомабильных дорог by Донецкий политехник (Донецкий национальный технический университет)

Пиндус Б. И.

Проектирование автомобильных дорог

Учебное пособие для студентов высших учебных заведений

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Б. И. Пиндус

ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Учебное пособие для обучающихся образовательных учреждений высшего профессионального образования

Донецк 2018

УДК 625.72 (075.8) ББК 39.311я73 П 32 Рекомендовано ученым советом ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет» в качестве учебного пособия для студентов образовательных учреждений высшего профессионального образования (Протокол № 8 от 23.11.2018 г.)

Рецензенты: Братчун Валерий Иванович – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Автомобильные дороги и аэродромы» ГОУВПО «ДонНАСА»; Югов Анатолий Михайлович – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Технология и организация строительства» ГОУВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры». Автор: Пиндус Богдан Иванович – кандидат технических наук, доцент кафедры «Аавтомобильные дороги и искусственные сооружения» АДИ ГОУВПО «ДОННТУ». Пиндус, Б. И. Проектирование автомобильных дорог : учеб. пособие для П32 обучающихся образоват. учреждений высш. проф. образования / Б. И. Пиндус / ГОУВПО «ДОННТУ». – Донецк: АДИ ДОННТУ, 2018. – 300 с. В учебном пособии рассмотрены принципы и методы проектирования автомобильных дорог в плане и продольном профиле земляного полотна, поверхностного водоотвода, дорожной одежды, благоустройства и обстановки дороги; изложены методы расчета объемов земляных работ, элементов дорожных развязок, определения отверстий водопропускных сооружений на малых и больших водотоках, оценки вариантов трассы по экономическим показателям и безопасности движения. Приведены обширные нормативные и справочные данные. Предназначено для студентов вузов, обучающихся по специальности «Автомобильные дороги» и «Строительство, эксплуатация, восстановление и техническое прикрытие автомобильных дорог, мостов и тоннелей».

УДК 625.72 (075/08) ББК 39.311я73 © Пиндус Б. И., 2018 © ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет», 2018

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................. 8 1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ ................................................................. 9 1.1 Состав проекта на строительство автомобильной дороги ........... 9 1.2 Экономическая характеристика района проложения трассы ..... 10 1.3 Природные условия района проложения трассы ........................ 10 1.4 Технические условия проектирования автомобильных дорог ... 13 1.5 Классификация автомобильных дорог ........................................ 14 Вопросы для контроля и самоконтроля знаний ................................ 16 2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАНА ТРАССЫ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ ................................................................................................. 17 2.1 Виды работ при проектировании плана трассы автомобильной дороги ........................................................................ 17 2.2 Основные правила трассирования автомобильных дорог .......... 17 2.3 Определение длины и разбивка переходных кривых ................. 20 2.4 Расчеты закруглений в плане ....................................................... 22 2.5 Расчеты уширения проезжей части на кривых в плане .............. 24 2.6 Проектирование виража ............................................................... 25 2.7 Обеспечение видимости на кривых в плане ................................ 29 2.8 Полоса отвода ................................................................................ 29 2.9 Оформление плана трассы ............................................................ 31 Вопросы для контроля и самоконтроля знаний ................................ 32 3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДОПРОПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ ..... 33 3.1 Общие принципы и правила ......................................................... 33 3.2 Расчеты стока с малых водосборов .............................................. 35 3.3 Определение отверстий водопропускных труб ........................... 40 3.4 Учет аккумуляции воды перед сооружением .............................. 44 3.5 Проверка пропускной способности труб ..................................... 46 3.6 Определение минимальной высоты насыпи и длины труб ........ 47 3.7 Расчеты отверстий малых мостов ................................................ 50 3.8 Расчеты отверстия большого моста ............................................. 56 3.8.1 Определение расчетного уровня методом статистической обработки данных водомерного поста............................................ 56 3.8.2 Морфометрические расчеты ................................................... 58 3.8.3 Расчеты отверстия моста ........................................................ 61 3.8.4 Проектирование подходов к мосту ........................................ 65 3.8.4.1 Определение расчетного судоходного уровня и высоты моста ...................................................................................... 65 3

3.8.4.2 Определение минимальной отметки насыпи на поймах .... 67 Вопросы для контроля и самоконтроля знаний ................................ 69 4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕЖЕСТКОЙ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ ...... 70 4.1 Исходные данные для проектирования ....................................... 70 4.2 Определение расчетной интенсивности движения и требуемого модуля упругости ............................................................ 70 4.3 Определение расчетных параметров деформативности и прочности грунтов земляного полотна .............................................. 79 4.4 Задачи и принципы конструирования.......................................... 81 4.5 Конструирование покрытий и оснований капитальных дорожных одежд.................................................................................. 83 4.6 Конструирование покрытий и оснований облегченных и переходных дорожных одежд ............................................................ 89 4.7 Расчеты дорожной одежды по допустимому упругому прогибу................................................................................................. 91 4.8 Расчеты дорожной одежды на сдвиг в подстилающем грунте земляного полотна и в слоях из слабосвязных материалов ............. 94 4.9 Расчеты монолитных слоев на растяжение при изгибе ............ 101 4.10 Расчеты дорожной одежды на морозоустойчивость............... 106 4.11 Сравнение вариантов дорожной одежды ................................. 112 Вопросы для контроля и самоконтроля знаний .............................. 114 5 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ...................... 115 5.1 Определение отметок земли по оси дороги ............................... 115 5.2 Назначение контрольных точек и рекомендуемой рабочей отметки ............................................................................................... 117 5.3 Нанесение проектной линии ....................................................... 119 Вопросы для контроля и самоконтроля знаний .............................. 126 6 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА........................... 127 6.1 Поперечные профили земляного полотна ................................. 127 6.2 Определение размеров резервов................................................. 133 6.3 Определение площади земель, подлежащих рекультивации ... 136 6.4 Определение объемов земляных работ ...................................... 137 Вопросы для контроля и самоконтроля знаний .............................. 141 7 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДООТВОДА............................................ 142 7.1 Система водоотвода .................................................................... 142 7.2 Исходные данные для проектирования водоотводных сооружений ........................................................................................ 142 7.3 Проектирование системы сооружений поверхностного водоотвода ......................................................................................... 145 4

7.3.1 Назначение вида сооружения водоотвода ........................... 145 7.3.2 Определение продольного уклона сооружений водоотвода ...................................................................................... 148 7.3.3 Определение размеров поперечного сечения водоотводных сооружений ............................................................ 150 7.3.4 Определение скорости течения воды в водоотводных сооружениях ................................................................................... 151 7.3.5 Назначение типа укрепления водоотводных сооружений.. 154 7.4 Проектирование дренажа............................................................ 154 Вопросы для контроля и самоконтроля знаний .............................. 156 8 ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАЗВЯЗОК ДОРОГ ..................................... 157 8.1 Общие сведения о развязках дорог ............................................ 157 8.1.1 Классификация развязок дорог ............................................ 157 8.1.2 Развязки дорог, имеющие в основе элементы типа «клеверный лист» ........................................................................... 159 8.1.3 Развязки дорог, имеющие в основе элементы кольца......... 162 8.1.4 Развязки дорог с параллельным расположением право- и левоповоротных съездов................................................................ 164 8.2 Выбор типа развязки дорог и основные нормы проектирования ................................................................................. 166 8.2.1 Выбор типа пересечения и примыкания .............................. 166 8.2.2 Основные нормы проектирования ....................................... 167 8.3 Построение геометрической схемы развязок ............................ 171 8.3.1 Расчеты геометрических элементов развязок дорог типа «клеверный лист» ........................................................................... 171 8.3.1.1 Расчеты геометрических элементов левоповоротных съездов ............................................................................................... 171 8.3.1.2 Расчеты геометрических элементов правоповоротных съездов ............................................................................................... 174 8.3.1.3 Расчеты геометрических элементов дополнительных левоповоротных съездов на развязках типа неполный «клеверный лист» ............................................................................. 176 8.3.1.4 Расчеты геометрических элементов дополнительных правоповоротных съездов на развязках типа неполный «клеверный лист» ............................................................................. 178 8.3.2 Расчеты геометрических элементов примыкания типа «труба» ............................................................................................ 179 8.3.2.1 Расчеты геометрических элементов левоповоротных съездов ............................................................................................... 179 5

8.3.2.2 Расчеты геометрических элементов правоповоротных съездов ............................................................................................... 181 8.3.3 Расчеты геометрических элементов развязок дорог кольцевого типа .............................................................................. 181 8.3.4 Расчеты координат для детальной разбивки съездов.......... 185 8.3.5 Привязка пикетажа главных точек съездов ......................... 186 8.3.6 Проектирование дорожных развязок в продольном профиле ........................................................................................... 187 8.4 Технико-экономическое сравнение вариантов пересечений и примыканий автомобильных дорог ................................................. 189 Вопросы для контроля и самоконтроля знаний .............................. 197 9 ОБОРУДОВАНИЕ И БЛАГОУСТРОЙСТВО ДОРОГ ................... 198 9.1 Комплекс мер по обслуживанию движения .............................. 198 9.2 Средства информации водителей об условиях движения. Ограждения и направляющие устройства ....................................... 201 9.3 Освещение и озеленение автомобильных дорог ....................... 206 Вопросы для контроля и самоконтроля знаний .............................. 210 10 СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ ...... 211 10.1 Сравнение вариантов дороги по эксплуатационнотехническим показателям ................................................................. 211 10.2 Экономическое сравнение вариантов дороги.......................... 211 10.3 Оценка вариантов автомобильных дорог по пропускной способности и уровням загрузки...................................................... 219 10.4 Оценка вариантов автомобильных дорог по степени опасности движения .......................................................................... 228 10.5 Выявление опасных мест методом коэффициентов безопасности ...................................................................................... 236 Вопросы для контроля и самоконтроля знаний .............................. 239 11 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ ....................... 240 11.1 Общие положения ..................................................................... 240 11.2 Определение степени загрязнения придорожной полосы соединениями свинца........................................................................ 243 Вопросы для контроля и самоконтроля знаний .............................. 246 ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА ............................................... 247 Приложение А Основные нормы проектирования автомобильных дорог ...................................................................................................... 249 Приложение Б Элементы кривых ....................................................... 256

Приложение В Справочная информация для расчетов дорожной одежды .................................................................................................. 263 Приложение Г (справочное) Прочностные, деформационные и теплоизоляционные характеристики материалов конструктивных слоев дорожной одежды ...................................................................... 276 Приложение Д Ориентировочная стоимость основных конструктивных слоев дорожной одежды (толщиной 1 см) ............. 288 Приложение Е Условные обозначения................................................ 291 ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ ............................................................ 299

ВВЕДЕНИЕ Значительный рост выпуска автомобилей и автомобилизация народного хозяйства страны определяет дальнейшее постоянное развитие и совершенствование сети автомобильных дорог. В выполнении задач дорожного строительства большая роль принадлежит дорожникам-проектировщикам, которые должны предусматривать в проектах все новое и прогрессивное, достигнутое в области проектирования современных автомобильных дорог. Практические навыки основ проектирования и подготовки проектной документации, будущие бакалавры и специалистыдорожники получают при выполнении практических работ, курсовых работ и проектов, предусмотренных программами курсов «Изыскания и проектирование автомобильных дорог» и «Проектирование автомобильных магистралей». В пособии кратко излагаются основы проектирования автомобильных дорог и магистралей, приводятся необходимые нормы проектирования и справочный материал, предоставляются примеры отдельных расчетов и примеры проектирования участков автомобильной дороги с оформлением материалов проекта в соответствии с требованиями ЕСКД и СПДС. Содержание учебного пособия охватывает основные части реального рабочего проекта. Учебное пособие может быть использовано при выполнении курсовых проектов и работ, дипломных проектов и в реальном проектировании.

1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ К исходным данным для проектирования автомобильных дорог относятся: установленный состав проекта; экономическая характеристика района проложения трассы; природные условия; технические условия проектирования дороги. 1.1 Состав проекта на строительство автомобильной дороги Проектирование предприятий, зданий и сооружений, в том числе и автомобильных дорог, выполняется [1]: в одну стадию: рабочий проект со сводным сметным расчетом стоимости для дорог, строительство которых будет выполняться по типовым и повторно-применяемым проектам, а также для дорог в несложных условиях; в две стадии: проект со сводным сметным расчетом стоимости и рабочая документация со сметами – для других автомобильных дорог. Стадийность разработки проектно-сметной документации устанавливается заказчиком в задании на проектирование. Разделы проекта (рабочего проекта) должны излагаться в четкой и лаконичной форме, характеризовать и обосновывать основные проектные решения с учетом результатов вариантных проработок, а приводимые показатели и итоговые данные расчетов и обоснований оформляются в основном в табличной форме. Текстовые и графические материалы, которые разрабатываются в составе проектной документации, необходимо оформлять в соответствии с требованиями государственных стандартов СПДС. В зависимости от стадийности состав проекта несколько меняется. Состав проекта при двухстадийном проектировании: Часть 1. Общая. 1.1 Пояснительная записка. 1.2 План трассы дороги. Часть 2. Строительные решения. 2.1 Подготовка территории строительства. 2.2 Земляное полотно и дорожная одежда. 2.3 Искусственные сооружения. 2.4 Пересечения и примыкания. 2.5 Дорожные устройства и обстановка дороги. 2.6 Дорожная и автотранспортная служба. 9

Часть 3. Строительные материалы. Часть 4. Отвод и рекультивация земель. Часть 5. Организация строительства. Часть 6. Сметная документация. 6.1 Сводный сметный расчет. 6.2 Объектные и локальные сметные расчеты. 6.3 Строительный каталог индивидуальных единичных расценок. При учебном проектировании состав курсового проекта или работы желательно приближать к составу рабочего проекта на строительство автомобильной дороги, что является достаточным для решения задач и достижения цели курсового проектирования. Состав курсового проекта или работы определяется кафедрой, которая проводит занятие по данной дисциплине. Проект дороги в реальных условиях разрабатывается на основе материалов изысканий, а при учебном проектировании – на основе задания. Исходные данные для проектирования конструктивных элементов автомобильной дороги приводятся в соответствующих разделах пособия. 1.2 Экономическая характеристика района проложения трассы Экономическая характеристика района проложения трассы включает в себя: краткую характеристику развития народного хозяйства района тяготения; развитие транспорта и дорожной сети на рассматриваемой территории; обоснование роли проектированного участка автомобильной дороги в общей работе сети дорог района; установление категории дороги. Указанные сведения при реальном проектировании собираются в процессе изысканий дороги, а при выполнении учебных проектов или работ принимаются по справочникам и энциклопедиям. 1.3 Природные условия района проложения трассы Природные условия существенным образом влияют на выбор направления дороги и конструкцию отдельных ее элементов. Естественные условия определяют количество, размеры и конструкцию дорожных сооружений, влияют на объемы дорожнотранспортных работ и общую стоимость дороги. К местным природным (геофизическим) условиям, влияющим на проектирование, строительство и эксплуатацию автомобильных дорог, относятся: 10

климат, рельеф, растительность и почвы, инженерно-геологические, грунтовые, гидрологическое и гидрогеологическое условия. Климатические условия оказывают значительное влияние на количество и режим поверхностных вод, высоту поднятия подземных вод, количество, интенсивность и форму атмосферных осадков, воднотепловой режим земляного полотна, продолжительность строительного сезона. Особенно большое влияние климатические условия имеют на условия эксплуатации дорог. Климатические условия характеризуются температурой воздуха, количеством осадков, скоростью и направлением ветра, высотой снегового покрова, глубиной промерзания, количеством дней с метелями, гололедицами, оттепелями, туманами и прочее. Все перечисленные данные принимаются по климатическим справочникам, энциклопедиям и строительным нормам [2]. По климатическим условиям территория Украины согласно ДБН В.2.34:2007 [3] делится на четыре дорожно-климатических зоны (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 – Дорожно-климатическое районирование территории Украины Рельеф местности определяет величину продольных уклонов, которые принимаются при выборе трассы, обусловливает необходимость обхода повышенных или пониженных мест, развития 11

линии по склону. От рельефа зависит количество воды, поступающей к трубам и малым мостам. От экспозиции, выбранного для трассы склона, зависит водно-тепловой режим земляного полотна. Особенности рельефа сказываются на выборе способов ведения земляных работ и местоположении вариантов трассы. В процессе эксплуатации дороги условия рельефа отражаются на стоимости автомобильных перевозок. При изысканиях автомобильных дорог условия рельефа местности оцениваются по картам или непосредственно в поле, при курсовом проектировании – по топографической карте. Почвенно-грунтовые условия также учитываются при выборе направления трассы. Почва и растительный слой грунта оцениваются с точки зрения использования его для укрепления откосов земляного полотна и восстановления (рекультивации) нарушенных в результате строительства земель. Заболоченные и засоленные участки местности, участки с сыпучими песками обычно обходятся, если это не вызывает значительного удлинения трассы. От вида грунта зависит величина возвышения бровки земляного полотна и глубина водоотводных канав. При проектировании конструкции дорожной одежды учитывается модуль упругости грунта. От вида грунта зависят трудность его разработки в процессе строительства, условия пучинообразования и размыва водой откосов земляного полотна и водоотводных сооружений. Грунты являются материалом для возведения земляного полотна и влияют на установленные формы и размеры земляного полотна. Растительность. Отдельные виды растительности встречаются только при соответствующих соотношениях местных условий, что используется при проектировании дорог, например при дешифрировании аэрофотоснимков. В курсовых проектах и работах грунтовые условия и растительность устанавливают по заданию, литературным источникам и топографической карте. Деревесно-кустарниковая растительность, встречающаяся в районе проложения трассы, оценивается прежде всего с точки зрения пригодности для строительных целей, а также применения для снегозащитного и декоративного озеленения. Инженерно-геологические условия района проложения трассы обусловливают геологическое строение местности, степень устойчивости горных пород в основании и вблизи земляного полотна, образование угрожающих полотну оползней, осыпей, обвалов, 12

степень трудности разработки грунтов для строительства дороги, наличие или отсутствие местных дорожно-строительных материалов (камня, песка, гравия), которым следует отдавать предпочтение перед привозными материалами. Инженерно-геологические условия определяются в процессе изысканий автомобильной дороги, а в курсовом проектировании – по литературным источникам и заданию. Гидрологические и гидрогеологические условия характеризуются количеством выпадающих осадков, условиями стока и испарения воды, толщиной снегового покрова и интенсивностью весеннего таяния снега, глубиной залегания грунтовых вод и особенностями их режима, режимом рек и ручьев. Гидрологические условия (условия увлажнения поверхностными водами) определяют количество и величину водопропускных сооружений, систему и конструкцию водоотводных сооружений, влияют на форму и размеры земляного полотна. Гидрогеологические условия (условия увлажнения грунтовыми водами) определяют количество и размеры дренажных сооружений. 1.4 Технические условия проектирования автомобильных дорог Технические условия проектирования – это действующие утвержденные нормативно-инструктивные документы, соблюдение которых обязательно при разработке проектов. К нормативноинструктивным документам относятся СНиПы, ГОСТы, ВСН, СН, указания и инструкции на проектирование отдельных конструктивных элементов автомобильных дорог. Основным техническим документом на проектирование новых и реконструкцию существующих автомобильных дорог в Украине является ДБН В.2.3-4:2007 [3]. Эти нормы определяют: классификацию автомобильных дорог по величине расчетной интенсивности движения и народнохозяйственному значению в общей транспортной системе Украины; требования по обеспечению безопасности и организации движения; технические нормативы и транспортно-эксплуатационные показатели; требования к пересечениям и примыканиям; требования к проектированию земляного полотна, проезжей части и дорожной одежды; общие требования к элементам плана, продольного и поперечного профилей, искусственных сооружений; классификацию и требования к дорожным устройствам, обстановке и озеленению дорог; общие требования по организации и проектированию дорожной и 13

автотранспортной служб. Основные нормы проектирования автомобильных дорог по ДБН В.2.3-4:2007 [3] приведены в приложении А. 1.5 Классификация автомобильных дорог Автомобильные дороги общего пользования, согласно Закону Украины «Об автомобильных дорогах», делятся на дороги государственного и местного значения. Автомобильные дороги государственного значения подразделяются на международные, национальные и региональные. Автомобильные дороги местного значения подразделяются на территориальные, областные и районные. В зависимости от расчетной среднегодовой суточной перспективной интенсивности движения автомобильные дороги делятся на 5 категорий (табл. А.1). При определении категории дороги в качестве перспективного периода необходимо принимать 20 лет, начиная с года завершения разработки проекта. Расчетную интенсивность движения необходимо определять суммарно в обоих направлениях по результатам экономических изысканий. Если среднемесячная суточная интенсивность движения наиболее напряженного месяца превышает среднегодовую суточную более чем в 2 раза, то для определения категории дороги среднегодовую суточную интенсивность движения следует увеличивать в 1,5 раза. Если количество легковых автомобилей составляет меньше 30 % от общего транспортного потока, категорию дороги можно определять по расчетной интенсивности движения в транспортных единицах. Если количество легковых автомобилей составляет больше 30 % от общего транспортного потока, категорию дороги определяют по интенсивности, приведенной к легковому автомобилю. Расчетная интенсивность, приведенная к легковому автомобилю, определяется по формуле n N пр   N i K пр.і , 1

(1.1)

где Nі – интенсивность i-го типа автомобилей в транспортных единицах;

Kпр.i – коэффициенты приведения интенсивности i-го типа автомобилей к легковому автомобилю (табл. 1.1); n – количество типов автомобилей в транспортном потоке. Таблица 1.1 – Коэффициенты приведения интенсивности транспортных средств к легковому автомобилю № п/п 1 2 3 4

Тип транспортного средства

Коэффициент приведения 0,5 0,75 1,0

Мотоцикл без коляски и мопед Мотоцикл с коляской Легковой автомобиль Грузовой автомобиль грузоподъемностью, в т: до 1 1,0 от 1 до 2 1,5 от 2 до 6 2,0 от 6 до 8 2,5 от 8 до 14 3,0 свыше 14 3,5 5 Автопоезд грузоподъемностью, в т: до 12 3,5 от 12 до 20 4,0 от 20 до 30 5,0 свыше 30 6,0 6 Колесный трактор с прицепами грузоподъемностью, в т: до 10 3,5 свыше 10 5,0 7 Автобус 3,0 8 Автобус сочлененный (сдвоенный) 5,0 Примечания: 1 При промежуточных значениях грузоподъемности транспортных средств коэффициенты приведения определяют интерполяцией. 2 Коэффициенты приведения для специальных автомобилей принимают как для базовых автомобилей соответствующей грузоподъемности.

Вопросы для контроля и самоконтроля знаний 1. Стадии проектирования автомобильных дорог. 2. Состав проекта при двухстадийном проектировании. 3. Содержание экономической характеристики района положения трассы. 4. Что входит в состав природных условий района проектирования? 5. Что характеризуют климатические условия? 6. Дорожно-климатическое районирование территории Украины. 7. На что влияют рельеф и грунтовые условия района проектирования? 8. Что характеризуют инженерно-геологические, гидрологические и гидрогеологические условия района проектирования? 9. Основной нормативный документ для проектирования дорог. 10. Классификация автомобильных дорог по народнохозяйственному значению в общей транспортной системе Украины. 11. Классификация автомобильных дорог по величине расчетной интенсивности движения.

2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАНА ТРАССЫ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ 2.1 Виды работ при проектировании плана трассы автомобильной дороги Проектирование плана трассы автомобильной дороги, как правило, включает: выбор направления вариантов трассы дороги по карте; учет принципов ландшафтного проектирования, клотоидного трассирования и охраны окружающей среды; назначение радиусов кривых в плане; обеспечение безопасности движения на кривых в плане; расчеты ведомости углов поворота, прямых и кривых; установление необходимой полосы отвода в плане под дорогу; описание вариантов трассы; сравнение; оформление чертежей плана трассы. 2.2 Основные правила трассирования автомобильных дорог Выбор положения трассы дороги является одним из ответственнейших этапов проектирования, так как оказывает значительное влияние на стоимость строительства и эксплуатации дороги, удобство и безопасность движения, степень влияния дороги на окружающую среду. При выборе положения трассы необходимо учитывать топографические, инженерно-геологические, климатические и социально-экономические условия местности. Прямая линия, соединяющая начальный и конечный пункты трассы, называется воздушной линией. Воздушная линия пересекает ряд плановых и высотных препятствий. Трассу по возможности следует располагать ближе к воздушной линии, огибая крупные формы рельефа и пересекая мелкие, обходить населенные пункты, ценные, поливные земли, неблагоприятные по инженерногеологическим условиям. При невозможности обхода участков с неблагоприятными условиями их пересекают в наиболее узких и мелких местах, где не понадобится значительных затрат для обеспечения надежности работы дороги. Большие водотоки, существующие автомобильные и железные дороги желательно пересекать под углом, близким до 90º. В районах с частыми снеговыми или песчаными заносами необходимо учитывать направление преобладающих ветров так, чтобы обеспечить незаносимость дороги. 17

При проектировании дорог направление вариантов трассы выбирают по топографическим картам масштабов 1:25000 – 1:10000 (камеральное трассирование). Начальный и конечный пункты трассы соединяют воздушной линией, выявляют контрольные точки, через которые должна пройти трасса при обходе или пересечении контурных и высотных препятствий, больших водотоков, автомобильных и железных дорог. С помощью линейки (шаблонов, лекал) наносят магистральный ход. Существует два метода нанесения магистрального хода: традиционный метод (полигональное трассирование) и метод гибкой линейки (клотоидное трассирование). Традиционный метод заключается в том, что через контрольные точки наносят ломаный магистральный ход (полигон), измеряют углы поворотов (углы между продолжением предыдущего направления и последующего). В переломы магистрального хода при R > 2000 м вписывают круговые кривые. Участки прямых и кривых в плане при радиусе кривой 2000 м и менее должны сопрягаться переходными кривыми. Наименьшие длины переходных кривых приведены в табл. А.6. Элементами круговых кривых являются: Т – тангенс; К – кривая; Б – биссектриса; Д – домер (рис. 2.1). Т

Б К R

Рисунок 2.1 – Элементы круговой кривой Элементы круговых кривых определяют по таблицам [4]. Выписка из [4] приведена в табл. Б.1. Переходные кривые являются кривыми переменного радиуса, который изменяется по длине кривой от R = ∞ в ее начале (НПК) до радиуса круговой кривой в конце (КПК). Основными элементами переходной кривой являются: L – длина переходной кривой; β – угол переходной кривой; t – дополнительный тангенс; p – сдвижка круговой кривой. 18

Элементы переходных кривых определяют по таблицам [5]. Выписка из [5] приведена в табл. Б.2. При отсутствии соответствующих таблиц элементы круговых кривых могут быть рассчитаны по формулам: T  R tg α ; 2  R K ; o 180

(2.1) (2.2)

 1   БR  1 ;  cos α    2

(2.3)

Д  2Т  К .

(2.4)

Элементы переходных кривых также могут быть рассчитаны по формулам: 

L ; 2R

(2.5)

t  xк  R  sin  ;

(2.6)

p  yк  R  1  cos   ,

(2.7)

где xк ; yк – координаты конца переходной кривой, которые определяются по формулам: xк  L 

L5 2

40 R L 

;

L3 L7 . yк   6 R L 336 R L 3

(2.8)

(2.9)

Величина угла β в формуле (2.5) выражена в радианах. Для перевода в градусы ее необходимо умножить на 57,29577. Метод гибкой линейки заключается в том, что на карте в рельеф и ситуацию через контрольные точки, с помощью поставленной на ребро гибкой линейки (или от руки), вписывают плавную линию, для которой с помощью шаблонов клотоидных кривых определяют радиус R и параметры переходных кривых. По таблицам для проектирования клотоидных трасс автомобильных дорог [5] определяют элементы кривых. 19

Метод гибкой линейки позволяет наносить наиболее оптимальные варианты трассы, обеспечивающие лучшее сочетание с окружающим ландшафтом, поэтому его используют как основной при автоматизированном проектировании плана автомобильных дорог. При трассировании необходимо выдерживать правила плавного сочетания элементов плана и продольного профиля. Недопустимо проектировать трассу в плане, продольном и поперечном профилях без учета их взаимного влияния на условия движения и зрительного восприятия дороги. Длина прямых участков не должна превышать 4 – 6 км. Радиусы сопрягающихся или расположенных недалеко друг от друга кривых в плане, не должны различаться более чем в 1,3 раза. Наилучшая плавность трассы достигается, если кривые в плане совмещены с кривыми профиля, причем длина кривой в плане должна быть равной или большей длины кривой в продольном профиле, а смещение вершин кривых – не более чем на ¼ длины меньшей из кривых. Следует избегать сопряжений концов кривых в плане с началом выпуклых или вогнутых кривых в продольном профиле, расположенных на последующих прямых участках плана. Длина соседних прямых и кривых участков в плане должна отличаться не более чем в 2 – 3 раза. Следует избегать в плане коротких кривых между длинными прямыми, коротких прямых вставок менее 300 м между односторонними кривыми и менее 200 м между обратными кривыми. 2.3 Определение длины и разбивка переходных кривых Переходная кривая – кривая переменного радиуса, которая обеспечивает плавный переход между участками трассы разной кривизны в плане, в том числе между прямыми участками трассы и круговой кривой. Наибольшее применение в проектировании дорог нашли переходные кривые, проектируемые по клотоиде. Длина переходной кривой, выраженная в метрах, может быть определена из двух соображений по формулам: – из условия скорости нарастания центробежного ускорения V3 L , 47 R J

где V – расчетная скорость движения, км/ч; R – радиус круговой кривой, м; 20

(2.10)

J – скорость нарастания центробежного ускорения, принимаемая 0,5 м/с3; – из условия отгона виража bi Lотг  в , iдоп

(2.11)

где b – ширина проезжей части дороги без уширения; iв – уклон виража, принимаемый 20 – 60 ‰ в зависимости от природных условий и радиуса закругления согласно табл. А.7 (прил. А); iдоп – дополнительный продольный уклон внешней кромки проезжей части относительно проектного уклона на участках отгона виража, который не должен превышать, ‰, для дорог: I-ІІ категорий 5; ІІІ-V категорий в равнинной местности 10; ІII-V категорий в горной местности 20. Из двух значений для дальнейших расчетов следует принять большее. Разбивку клотоиды обычно выполняют, используя метод абсцисс и ординат. Координаты определяются по формулам: x

5 40 C 2



9 3456 C 4

 ;

3 7 11 y      , 6 C 336 C 3 42240 C 5

(2.12)

(2.13)

где  – расстояние от начала переходной кривой до точки на кривой, координаты которой определяются; С – параметр переходной кривой, определяемый по формуле C  R L.

(2.14)

Положение начала и конца закругления (рис. 2.2) находят от начала и конца круговой кривой на расстоянии дополнительного тангенса, который определяется по формуле (2.6). Полная длина тангенса закругления Т з  Тк  t ,

где Т к – тангенс круговой кривой, м; t – дополнительный тангенс переходной кривой, м. 21

(2.15)

При проектировании закругления с переходными кривыми круговая кривая смещается к середине закругления на величину р, называемую сдвижкой. Величина сдвижки определяется по формуле (2.7).

t хк

Тк

хк

Тк Тз

yк

Тз

Рисунок 2.2 – Схема закругления с переходной кривой 2.4 Расчеты закруглений в плане Запроектированные варианты трассы должны быть разбиты на пикеты (100 м) и километры с определением пикетажного положения вершин углов поворота (ВУ), начала кривой (НК) или начала закругления (НЗ), конца кривой (КК) или конца закругления (КЗ). Для этого необходимо измерить транспортиром все углы поворота и осевой румб первой линии, назначить радиусы круговых кривых R и длины переходных кривых L. По углу поворота α и принятому радиусу R по таблицам [4] определяют элементы круговых кривых: тангенс Т 0 , кривую К 0 , биссектрису Б0 и домер Д 0 . По принятому 22

радиусу R и длине переходной кривой L по таблицам [5] определяют параметры переходной кривой: дополнительный тангенс t, угол переходной кривой β и величину сдвижки р. Разбивка пикетажа ведется от начала трассы до первой вершины угла поворота. Затем определяется положение начала кривой (НК) или начала закругления (НЗ) по формулам: НК  ВУ – Т 0 ;

(2.16)

НЗ  ВУ – (Т 0  t ).

(2.17)

Конец кривой (КК) или конец закругления (КЗ) определяется по формулам: КК  НК  К0

или КК  ВУ  Т 0 – Д 0 ; КЗ  НЗ  К з ,

или КЗ  ВУ  Т 0  t  – Д 3 ,

(2.18) (2.19) (2.20) (2.21)

где К з , Д 3 – длина и домер закругления, определяемые по формулам:  R   2  Кз   2 L; (2.22) 180

Дз  2 Тз –Кз .

(2.23)

Углы а и β в формуле (2.22) необходимо подставить в градусах, то есть минуты и секунды переводят в десятые доли градуса путем деления: минуты – на 60, секунды – на 3600. Для получения пикетажного положения следующей вершины угла поворота необходимо от предыдущей вершины отложить домер, пропустить его и продолжать счет пикетажных положений (рис. 2.3).

Рисунок 2.3 – Схема к разбивке пикетажа 23

Вынос пикетов на кривую осуществляется любым известным способом. Одновременно с разбивкой пикетажа и расчетами закруглений заполняется ведомость углов поворота, прямых и кривых, в которой в качестве нулевого угла поворота принимается начало трассы (НТ), а в качестве последнего – конец трассы (КТ). В ведомости углов поворота, прямых и кривых приводятся все необходимые данные, характеризующие закругление и прямолинейные участки дороги. 2.5 Расчеты уширения проезжей части на кривых в плане При движении автомобиля по кривой, в отличие от передних, задние колеса автомобиля двигаются по траектории, смещенной ближе к центру закругления. С целью недопущения съезда задних колес автомобиля с покрытия (проезжей части), на кривых проектируется уширение двухполосной проезжей части, которое рассчитывается по формуле: 2 V   0,05 , R R

(2.24)

где V – расчетная скорость автомобиля, км/ч;  – габаритная длина автомобиля (автопоезда), м.

Согласно требованиям ДБН В.2.3-4:2007 уширение проезжей части необходимо предусматривать при радиусах кривых в плане 1000 м и менее, с внутренней стороны за счет обочины. При этом ширина обочины должна оставаться не менее 1,5 м для дорог І и ІІ категорий и не менее 1 м для остальных категорий. При недостаточной ширине обочины для размещения уширения проезжей части с соблюдением указанных условий необходимо предусматривать уширение земляного полотна до величины, которая обеспечивает требования ДБН В.2.3-4:2007. Уширение проезжей части производят в пределах переходной кривой и его следует выполнять пропорционально расстоянию от начала переходной кривой так, чтобы величина полного уширения была достигнута к началу круговой кривой. Величины полного уширения в зависимости от радиусов кривых приведены в табл. А.8.

2.6 Проектирование виража При движении автомобиля по горизонтальной кривой на него действует центробежная сила, которая направлена вдоль радиуса от центра закругления. При этом устойчивость автомобиля уменьшается, а управление усложняется. Величина центробежной силы, как известно, зависит от величины радиуса кривой, а также от величины поперечного уклона проезжей части. Исходя из этого, действие центробежной силы можно частично компенсировать путем устройства односкатного поперечного профиля в пределах кривой с уклоном проезжей части и обочин к центру кривой, иначе говоря, устройством на участке кривой в плане виража. Вираж следует проектировать на всех кривых с радиусами, меньшими 3000 м на дорогах І категории, меньше 2000 м на дорогах ІІ и ІІІ категорий и меньше 800 м на дорогах ІV и V категорий. Переход от двухскатного поперечного профиля на прямолинейном участке к односкатному профилю на кривой, называемый отгоном виража, осуществляется путем поворота внешней половины проезжей части вокруг оси дороги. Отгон виража, как правило, осуществляется в пределах переходной кривой. Таким образом, начало отгона виража совпадает с началом или концом закругления (рис. 2.2). За 10 м до начала отгона виража выполняется отгон внешней обочины до уклона внешней половины проезжей части (рис. 2.4). В тех случаях, когда переходные кривые на закруглениях не устраиваются, отгон виража выполняется на прямолинейном участке. Длина отгона виража в этом случае определяется по формуле (2.11). В случае отгона виража в пределах прямой линии, начало отгона виража (НОВ) определяется по формулам: НОВ  НКК – Lотг ,

(2.25)

НОВ  ККК  Lотг .

(2.26)

Отгон виража осуществляется путем вращения внешней половины проезжей части вместе с внешней обочиной вокруг оси дороги до момента, когда уклон внешней половины проезжей части станет равным уклону внутренней половины. С момента равенства уклонов внешней и внутренней половины проезжей части начинается их совместное вращение до момента, когда уклон проезжей части станет равным уклону внутренней обочины, после чего начинается 25

совместное вращение и внутренней половины проезжей части и внутренней обочины. При этом, если уклон виража ( і2 ) не превышает уклона внутренней обочины ( іоб ), последний не меняет своей величины на всем протяжении отгона виража. Если ів  іоб , то в конце виража уклон внутренней обочины становится равным уклону виража. Поперечные сечения дороги в местах с характерными уклонами приведены на рис. 2.4. Расстояние от НОВ до поперечников с характерными уклонами внешней половины проезжей части определяется по формулам: і L хі  0  п ; iв  iп

(2.27)

2і L хі  і  п ; п ів  іп

(2.28)

до поперечника с i  іп

до поперечника с i  іоб

і  і  L хі  і  об п ; об ів  іп

(2.29)

до поперечника с заданным уклоном іх (і  і ) L хі  х п , х ів  іп

(2.30)

где L – длина отгона виража (переходной кривой), м; іп – уклон проезжей части, ‰; іх – текущий уклон, ‰. Уклон внешней половины проезжей части и обочины в сечении, размещенном на расстоянии х от начала отгона виража, определяется по формуле, полученной из (2.30) іх 

х ів  іп   іп . L

(2.31)

Пользуясь формулами (2.27)...(2.30), необходимо подсчитать расстояния от НОВ до поперечников с характерными уклонами, а по формуле (2.31) определить уклоны на всех поперечниках, находящихся на расстояниях, кратных 20 (10) м от НОВ. На всех указанных поперечниках необходимо определить относительные 26

(относительно оси дороги) и фактические отметки характерных точек (внешняя бровка земляного полотна, внешняя кромка проезжей части, ось дороги, внутренняя кромка проезжей части, внутренняя бровка земляного полотна).

а а

iв

КОВ ПК +

iх

iп

i об

iп

i об

iп

i об

iп

Xi=iв

Xi=iп

i=0

Xi=0

i об

iп

Xi=iоб Xi=ix

i об

НОВ ПК + НООб ПК +

Рисунок 2.4 – Схема к проектированию отгона виража При вычислении отметок необходимо учесть, что при радиусе кривой R < 1000 м предусматривается уширение внутренней половины проезжей части согласно требованиям, изложенным в п. 2.5. Уширение проезжей части (  х ) на поперечнике, который находится на расстоянии х от НОВ, определяется по формуле

 х , L где δ – полное уширение в конце отгона виража, м. х 

(2.32)

Относительные отметки характерных точек поперечника определяются путем вычисления превышений по известному уклону и расстоянию. Относительные отметки точек по оси дороги на всех поперечниках будут равны нулю. Расчеты относительных отметок рекомендуется вести в форме таблицы (табл. 2.1). Таблица 2.1 – Ведомость отгона виража (относительные отметки) Характерные точки поперечника Пикетажное положение Внешняя бровка

Внешняя Ось Внутренняя Внутренняя кромка дороги кромка бровка

НОО ПК…+… НОВ ПК...+...

0,0

ПК...+...

0,0

КОВ ПК...+...

0,0

Аналогичная ведомость отгона виража рассчитывается и в фактических отметках. Для этого по продольному профилю вычисляются фактические отметки по оси дороги на всех поперечниках с учетом проектных продольных уклонов и вертикальных кривых. Фактические отметки характерных точек поперечника (кромки, бровки) определяются путем прибавления к фактической отметке оси дороги относительной отметки соответствующей точки. На схеме отгона виража (рис. 2.4) необходимо показать значение поперечных уклонов на всех поперечниках.

2.7 Обеспечение видимости на кривых в плане Условия видимости должны быть такими, чтобы при движении по кривой водитель автомобиля мог видеть поверхность дороги или встречный автомобиль на расстоянии видимости, установленным для данной категории дороги. Луч зрения является границей плоскости, внутри которой на местности не должно быть никаких препятствий, которые мешают видимости. В практике проектирования встречаются два основных случая обеспечения видимости в плане: 1. При S в  K . Величина необходимой срезки определяется по формуле   Z  R 1  cos  , 2 

(2.33)

где Sв – расстояние видимости, м по ДБН В.2.3-3:2007 для данной категории дороги; K – длина кривой, м; – величина срезки, м; R – радиус кривой, м; – угол, ограничивающий расстояние видимости, рад.: S  в . R

(2.34)

2. При Sв  К . В этом случае величина срезки определяется по формуле  S K   Z  R 1  cos   в sin . 2 2 2 

(2.35)

Для перевода угла из градусов в радианы пользуются зависимостью  град  рад  . (2.36) 57,296

2.8 Полоса отвода Полосой отвода называют полосу местности в плане, которую выделяют для размещения на ней дороги и всех вспомогательных

дорожных сооружений и обустройства транспортного и дорожного обслуживания. Полоса отвода зависит от категории дороги, количества полос движения, высоты насыпи, глубины выемки, характера местности, ее уклона и устанавливается строительными нормами. Нормы устанавливают ширину полосы отвода земель, которые отводятся в постоянное и временное пользование, с учетом минимального занятия полезных земель. Осредненные показатели площади отвода, установленные нормами, приведены в табл. 2.2. Они используются для предварительного определения необходимой площади земель. Таблица 2.2 – Осредненные показатели площадей отвода земель для автомобильных дорог, отнесенных к 1 км длины дороги

Временный отвод

Постоянный отвод

Временный отвод

Постоянный отвод

Временный отвод

Постоянный отвод

Временный отвод

I, 8 полос I, 6 полос I, 4 полосы ІІ, 2 полосы ІІІ, 2 полосы ІV, 2 полосы V, 1 полоса

Постоянный отвод

Общая площадь полосы отвода, га На землях На землях, непригодных сельскохозяйственного для сельскохозяйственназначения ного использования Поперечный Поперечный Поперечны Поперечны Категория уклон уклон й уклон й уклон дороги и местности местности местности местности количество от от 1:20 до от 1:20 от 0 до 1:20 полос 0 до 1:20 1:10 до 1:10 движения

6,3 5,5 4,7 3,1 2,6 2,4 2,1

1,8 1,7 1,6 1,4 1,3 1,3 1,2

6,4 5,6 4,8 3,2 2,8 2,5 2,2

1,8 1,7 1,6 1,4 1,3 1,3 1,2

7,4 6,4 5,5 3,9 3,6 3,5 3,3

2,3 2,2 2,1 2,0 2,0 2,0 2,0

7,5 6,5 5,6 4,0 3,8 3,6 3,4

2,3 2,2 2,1 2,0 2,0 20 2,0

Приведенные нормы не учитывают площади, необходимой для устройства водоотвода, срезок для обеспечения видимости, высадки декоративных насаждений, пересечений дорог, стоянок для автомобилей и площадок отдыха, зданий обслуживания движения и других дорожных сооружений. 30

Для перечисленных зданий и сооружений площади отвода учитывают дополнительно, на основе детального обоснования их необходимости в проектах. Нормы временного отвода учитывают необходимую площадь для размещения удаленного растительного грунта из территории, предназначенной под насыпи, выемки и резервы, и устройство временных дорог для его вывоза. После окончания строительства, временно отведенные земли должны быть приведены к состоянию, пригодному для сельскохозяйственных работ, и возвращены землепользователям. При выборе положения трассы на местности необходимо учитывать нормы отвода земель для автомобильных дорог. Фактическая полоса отвода устанавливается в проекте дороги на графике отвода земель. 2.9 Оформление плана трассы План трассы чертят по данным ведомости углов поворота, прямых и кривых на чертежных листах длиной 841 мм и высотой 297 мм. Размещать трассу необходимо так, чтобы верх листа по возможности был направлен на север, а при направлении трассы север–юг – на запад. Масштаб плана согласно [6] принимают: основной – 1:2000; допустимый 1:5000 или 1:10000. Трассу на плане наносят сплошной основной линией. Прямые участки от кривых отделяют условными знаками. Тангенсы наносят пунктирной линией. По всей линии трассы проставляют пикеты и километры. На углах поворотов пишут их номера, а величины закруглений, длин прямых и их румбов заносят в таблицу, которую размещают на свободном месте. Ситуацию на плане трассы показывают по данным топографической карты. Ситуационные знаки и надписи выполняют параллельно к рамке. Пикеты и другие надписи, относящиеся к трассе, пишут вдоль трассы или перпендикулярно к ней. Условные обозначения и знаки должны соответствовать действующим – для топографических карт. На плане трассы, расположенной в равнинной и слабо пересеченной местности, горизонтали показывают в тех местах, где они необходимы для обоснования выбора направления трассы, а в сильно пересеченной и горной местности – по всей ее длине. 31

При пересечении с железными и автомобильными дорогами на плане показывают угол и пикетажное положение пересечения. Выше трассы показывают названия землепользователей. На свободном месте чертят схемы закрепления трассы (рис. 2.5) и таблицу элементов углов поворотов прямых и кривых, а в левом верхнем углу размещают стрелку направления север – юг, летнюю и зимнюю розы ветров. При значительной длине трассы план чертят на нескольких листах. В ее конце – на первом листе, в начале и в конце трассы – на последующих листах, перпендикулярно к трассе, проводят пунктирные линии сопряжения с соседними листами. Вершина угла № 1

Начало трассы

17 ,8

НТ

15, 6

,1 10

НТ

Ж. б. столб

л1

Уго

Земляной конус Ж. б. столб

Земляной конус

Уг ол 1

15,8

17,8

1 ол Уг

Ж. б. столб

17,8 Деревянный столб

7 ,8

Деревянный столб

21,1

Конец трассы

Деревянный столб

Земляной конус

Рис. 2.5

Рисунок 2.5 – Схемы закрепления основных элементов трассы Вопросы для контроля и самоконтроля знаний 1. Виды работ при проектировании плана трассы автомобильной дороги. 2. Основные правила трассирования автомобильных дорог. 3. Методы нанесения магистрального хода. 4. Элементы круговой кривой. 5. Назначение переходной кривой. 6. Элементы закругления с переходной кривой. 7. Разбивка пикетажа и определение пикетажного положения основных точек закругления. 8. Где и для чего устраивается уширение проезжей части? 9. Назначение и методы отгона виража. 10. Способы обеспечения видимости на кривых в плане. 11. Назначение полосы отвода. 12. Эксплуатационно-технические показатели вариантов трассы. 13. Способы закрепления основных элементов трассы. 14. Как оформляют план трассы? 32

3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДОПРОПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ 3.1 Общие принципы и правила К основным видам водопропускных сооружений на автомобильных дорогах относят мосты и трубы. Трубы и мосты, длина которых не превышает 30 м, относят к малым водопропускным сооружениям. При пересечении дорогой больших водотоков устраивают большие мостовые переходы. Мосты диной от 30 до 100 м относятся к средним, а мосты длиной более 100 м, а также с пролетами более 30 м относятся к большим мостам. Задачей проектирования водопропускных сооружений является установление местонахождения и размеров сооружения, необходимых для безопасного и надежного пропуска воды по водотоку и движению по дороге при минимальной стоимости строительства самого сооружения и подходов к нему. Общие принципы и правила проектирования водопропускных сооружений состоят в следующем: – должен быть обеспечен беспрерывный пропуск транспортных потоков по дороге при прохождении расчетных паводков; – проектирование должно быть равнозначным, то есть на одну и ту же вероятность превышения расчетного расхода воды; – проектирование выполняется с использованием типовых проектов из унифицированных сборных элементов; – размеры сооружений определяются гидравлическими расчетами; – расчетные расходы при разработке проектов мостовых переходов через большие водотоки исчисляются по материалам непосредственных наблюдений за режимами вод; – при определении расчетных расходов малых рек и периодических водотоков могут быть использованы эмпирические формулы; – проектирование труб не допускается на постоянно действующих водотоках, при наличии ледохода и корчехода, в местах образования намерзшего льда; – затраты на строительство и содержание сооружений должны быть минимальными.

Большую часть малых водопропускных сооружений (около 90 %) на автомобильных дорогах составляют трубы. При проектировании автомобильных дорог преимущество большей частью отдают трубам. Водопропускные дорожные трубы изготовляют из сборных железобетонных элементов со стандартными отверстиями: круглые – с внутренним диаметром 0,5; 0,75; 1,0; 1,25; 1,50 и 2,0 м; прямоугольные 1,5 × 2,0; 2,0 × 2,0; 2,0 × 3,0; 3,0 × 2,0; 3,0 × 3,0; 4,0 × 3,0; 5,0 × 3,0; 6,0 × 3,0 м. Круглые трубы диаметром 0,50 м применяют на съездах автомобильных дорог низших категорий. Трубы диаметром 0,75 м применяют на съездах и на автомобильных дорогах IV – V категорий при длине труб не более 15 м; диаметром 1,0 м – на дорогах II – V категорий при длине трубы не более 20 м. При большей длине применяют трубы отверстием не менее 1,25 м. Для увеличения пропускной способности без повышения высоты насыпи устраивают многоочковые трубы, расход воды между которыми распределяется равномерно. Трубы с числом отверстий более четырех неэкономичны, в этих случаях следует проектировать малый мост. Малые мосты рекомендуют сооружать при пересечении постоянно или периодически действующих водотоков с большими расходами воды; при особых условиях проложения трассы (болота, каналы и т. п.). Гидравлический расчет малых мостов и дорожных труб выполняется согласно СНиП 2.01.14-83[7] и состоит из определения притока ливневых и талых вод, отверстий сооружений, минимальной высоты насыпи у сооружений, скорости потока в подмостовом русле. Исходными данными для проектирования водопропускных сооружений являются следующие данные: – топографическая карта (или цифровая модель местности); – план трассы; – категория дороги; – район проложения дороги. Местоположение искусственного сооружения определяют по топографической карте или по цифровой модели местности, анализируя профиль земли, полученный для запроектированных вариантов трассы.

3.2 Расчеты стока с малых водосборов Максимальный расход ливневых вод, в м3/с, с бассейнов площадью менее 100 км2 определяют по формуле МАДИ – Союздорпроекта [7] Qл  16,7  ачас  Кt      F ,

(3.1)

где ачас – интенсивность ливня, продолжительностью в один час, мм/мин, определяемая по табл. 3.1 в зависимости от ливневого района (рис. 3.1) и вероятности превышения (табл. 3.2); Кt – коэффициент перехода от интенсивности часовой продолжительности к интенсивности расчетной (табл. 3.3); α – коэффициент стока, зависящий от грунтов на поверхности водосбора (табл. 3.4);  – коэффициент редукции. Значение коэффициента редукции зависит от площади водосбора (табл. 3.5); F – площадь водосбора, в км2, определяемая по карте масштаба 1:25000. Таблица 3.1 – Интенсивность ливня часовой продолжительности Вероятность ливня часовой продолжительности мм/мин, при вероятности превышения, % Районы 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0,27 0,29 0,29 0,45 0,46 0,49 0,54 0,79 0,81 0,82

4 0,27 0,36 0,41 0,59 0,62 0,65 0,74 0,98 1,02 1,11

0,29 0,39 0,47 0,64 0,69 0,73 0,82 1,07 1,11 1,23

0,32 0,42 0,52 0,69 0,75 0,81 0,89 1,15 1,20 1,35

0,34 0,45 0,58 0,74 0,82 0,89 0,97 1,24 1,28 1,46

1 0,40 0,50 0,70 0,90 0,97 1,01 1,15 1,41 1,48 1,74

0,3 0,49 0,61 0,95 1,14 1,26 1,46 1,50 1,78 1,83 2,25

0,1 0,57 0,75 1,15 1,32 1,48 1,79 1,99 2,07 2,14 2,65

Таблица 3.2 – Вероятность превышения расчетного расхода Вероятность превышения расчетного расхода, %

Сооружение Постоянные мосты на дорогах I – III категорий и трубы на дорогах I категории Постоянные мосты на дорогах IV и V категорий и трубы на дорогах II и III категорий Трубы на дорогах IV и V категорий

1 2 3

Объем ливневого стока, м3, определяют по формуле a  F   , W  60000 час Kt

где все коэффициенты такие же, как в формуле (3.1).

Рисунок 3.1 – Карта-схема ливневых районов Украины

(3.2)

Максимальный расход талых вод для любых бассейнов согласно СНиП 2.01.14-83 определяют по формуле Qт 

k0  h p  F (F  1) n

 δ1  δ2 ,

(3.3)

где k0 – коэффициент одновременности паводка, значение которого приведено в табл. 3.6; hp – расчетный слой суммарного стока, мм; F – площадь водосбора, км2; 1, 2 – коэффициенты, учитывающие уменьшение расхода в зависимости от зарегулированности бассейна озерами, лесами, болотами; для малых бассейнов принимают равными 1; n – показатель степени, значение которого приведено в табл. 3.6. Таблица 3.4 – Значение коэффициента стока α Вид и характер поверхности Асфальт, бетон, скала без трещин. Жирная глина, такыры. Суглинки, подзольные почвы. Чернозем, каштановые почвы, лёсс, карбонатные почвы. Супеси, степные почвы. Песчаные, гравийные, рыхлые каменистые почвы

Коэффициент α при площадях водосбора, км2 0…1 1…10 10…100 1,0 0,70…0,95 0,60…0,90

1,0 0,65…0,95 0,55…0,80

1,0 0,65…0,90 0,50…0,75

0,55…0,75 0,30…0,55

0,45…0,70 0,20…0,50

0,35…0,65 0,20…0,45

0,20

0,15

0,10

Таблица 3.5 – Коэффициент редукции при площадях водосбора, км2 F

0,1

0,2

0,4

0,5

0,6

1,0 0,84 0,76 0,71

0,67

0,64 0,61

1,5

200

0,3 2,5

φ 0,51 0,47 0,45 0,43 25 F 14 16 20

0,40

φ 0,29 0,28 0,27 0,25

0,24

0,7

0,9

1,0

0,59

0,58

0,56

0,33

0,32

0,30

100

0,20

0,19

0,18

0,38 0,36 40

0,8

0,22 0,21

Таблица 3.6 – Значение коэффициентов n и k0 Естественная зона (район) Лесная зона и зоны тундры: Белоруссия, европейская территория России, Восточная Сибирь, Западная Сибирь Лесостепная и степная: Украина, Молдова, европейская территория России (без Северного Кавказа) Северный Кавказ, Западная Сибирь Засушливые степи и полустепи (Западный и Центральный Казахстан)

k0 для малых бассейнов

0,17 0,25

0,001 0,013

0,25 0,25

0,020 0,030

0,35

0,060

Расчетное значение слоя стока определяют по формуле hp  k p  h ,

(3.4)

где k p – модульный коэффициент слоя стока, зависящий от коэффициентов вариации Cv и асимметрии Cs, вероятности превышения, определяемый по графикам (рис. 3.2). Значение коэффициента вариации Cv определяют по карте изолиний (рис. 3.3). В определенные по карте значения Cv в зависимости от площади бассейна, необходимо ввести поправочные коэффициенты: Площадь бассейна, км2 0...50 51...100 101...150 151...200 1,25 1,20 1,15 1,05 Коэффициент Cv 38

Кр 9,0

Р= 0,3 %

0,5

1,0 7,0 2,0 3,0 5,0 4,0 3,0

7,0 С s =2С v 5,0 3,0 1,0 0,0

0,5

Кр 9,0

1,0

1,0 0,0

Сv

Р= 0,3 %

0,5 1,0

С s =3С v

0,5

2,0 3,0 4,0

1,0

Сv

Рисунок 3.2 – Кривые модульных коэффициентов слоев стока

Рисунок 3.3 – Карта изолиний коэффициентов вариации, Cv Коэффициент асимметрии Cs принимают кратным коэффициенту вариации: для равнинных бассейнов Cs = 2Cv, а для горных Cs = (3...4)Cv. h – средний слой стока, определяемый по карте (рис. 3.4); для малых бассейнов определенное по карте значение h необходимо увеличить на 10 %. 39

Рисунок 3.4 – Карта средних слоев стока талых вод h Расчетным является расход воды, на пропуск которого рассчитывается малое искусственное сооружение. В качестве расчетного принимают больший расход воды. Если Qт  Qл , в качестве расчетного принимают максимальный расход от талых вод Q р  Qт . В других случаях в качестве расчетного принимают максимальный расход ливневых вод Q р  Qл . 3.3 Определение отверстий водопропускных труб По режиму протекания воды дорожные трубы подразделяют на безнапорные, полунапорные и напорные. При определении отверстия труб преимущество надо отдавать безнапорному и полунапорному режиму. Диаметр отверстия трубы принимают согласно гидравлическим характеристикам типовых круглых (табл. 3.7) и прямоугольных (табл. 3.8) труб в зависимости от расчетного расхода воды. В случае большого расчетного расхода воды используют двухочковые или трехочковые трубы. Расчетный расход в этих случаях уменьшается соответственно в 2 или 3 раза. Подбирая отверстие по таблицам, необходимо, чтобы 40

табличный расход был равным или несколько больше расчетного. При этом соответствующая табличному расходу глубина воды Н должна быть меньше глубины лога перед сооружением hл. Глубина лога перед сооружением определяется по схеме (рис. 3.5). hл  Н 2 – Н 0 .

(3.5)

Если Н  hл , принимают двух- или трехочковые трубы.

m1 m1

Н hл Н0

Н1 L1

Н2 L2

Рисунок 3.5 – Схема к подбору отверстия трубы Таблица 3.7 – Гидравлические характеристики типовых круглых труб Тип оголовка 1

Портальный Раструбный с нормальным входным звеном Раструбный с коническим входным звеном

Диаметр отверстия, м

Расход, м3/с

2 3 Безнапорный режим 0,25 0,40 0,75 0,60 0,74 1,00 1,00 1,70 1,40 0,60 1,00 1,40 1,00 1,70 2,00 2,20

Скорость на выходе из трубы, м/c 5

0,41 0,62 0,79 0,90 0,94 1,27 1,15 0,57 0,84 1,03 1,08 1,31 1,39

1,40 1,70 2,00 2,20 2,40 2,70 2,70 1,40 2,40 2,70 2,70 3,30 3,40

Глубина воды перед трубой, м

Продолжение таблицы 3.7 1

1,25

1,50

Раструбный с коническим входным звеном

2,00

3 1,00 1,50 2,00 2,50 2,70 3,00 3,50 3,90 2,50 2,80 3,00 3,50 3,90 4,30 4,70 5,00 6,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 6,50 7,00 7,50 8,00 8,50 9,00 9,70 10,00 10,50 11,00 12,50

4 0,77 0,95 1,13 1,29 1,37 1,46 1,61 1,74 1,19 1,27 1,32 1,45 1,54 1,63 1,75 1,81 2,08 1,26 1,36 1,47 1,55 1,65 1,73 1,81 1,90 1,98 2,06 2,14 2,22 2,32 2,38 2,46 2,54 2,78

5 2,20 2,50 2,70 3,00 3,20 3,30 3,50 3,80 2,90 3,00 3,00 3,20 3,30 3,50 3,70 3,70 4,10 2,90 3,00 3,20 3,30 3,40 3,50 3,60 3,70 3,80 3,90 4,00 4,10 4,20 4,30 4,30 4,50 4,80

Окончание таблицы 3.7 1

1,27 1,89 2,12 2,54 1,59 1,00 2,38 2,73 1,91 2,21 2,42 2,64 2,85

3,60 4,90 5,30 6,00 4,10 4,80 5,50 6,00 4,40 4,90 5,30 5,70 6,00

1,66 2,02 1,96 2,45 2,24 2,40 2,58 2,86 3,01 3,11 3,22

4,20 5,00 4,50 5,40 4,40 5,00 5,30 4,90 5,10 5,70 5,90

Полунапорный режим

Раструбный с нормальным входным звеном

Раструбный с коническим входным звеном

1,70 2,30 1,00 2,50 2,80 3,00 3,50 1,25 4,00 4,40 4,70 5,20 1,50 5,60 6,00 6,36 Напорный режим 3,00 1,00 3,50 5,00 1,25 6,00 7,00 1,50 8,00 8,50 13,50 2,00 14,50 16,00 16,50

Таблица 3.8 – Гидравлические характеристики прямоугольных труб с нормальным входным звеном Отверстие трубы Qp, QH, h × b м3/c м3/c – 6,75 1,5×2,0 – 7,5 – 9,00 2,0×2,0 – 10,00 13,50 – 3,0×2,0 – 15,00 – 17,00 2,0×3,0 19,00 – – 25,50 3,0×3,0 – 28,50 34,00 – 4,0×3,0 – 38,00 42,50 – 5,0×3,0 – 48,00 51,00 – 6,0×3,0 – 57,00

Безнапорный режим H, м 1,97 2,12 1,97 2,12 1,97 2,12 3,01 3,27 3,01 3,27 3,01 3,27 3,01 3,27 3,01 3,27

hвx, hк, hcж, м м м 1,66 1,31 1,11 – 1,41 1,19 1,66 1,31 1,11 – 1,41 1,19 1,66 1,31 1,11 – 1,41 1,19 2,50 2,01 1,70 – 2,17 1,82 2,50 2,01 1,70 – 2,17 1,82 2,50 2,01 1,70 – 2,17 1,82 2,50 2,01 1,70 – 2,17 1,82 2,50 2,01 1,70 – 2,17 1,82

Полунапорный режим vвых, QH, H, vвых, ік м/с м3/c м м/с 0,007 4,1 8,25 2,30 4,3 0,007 4,2 13,50 3,99 7,1 0,007 4,1 11,00 2,30 4,3 0,007 4,2 18,00 3,99 7,1 0,007 4,1 16,50 2,30 4,3 0,007 4,2 27,00 3,99 7,1 0,008 5,0 21,00 3,47 5,5 0,008 5,2 23,60 3,99 6,2 0,008 5,0 31,50 3,47 5,5 0,008 5,2 35,40 3,99 6,2 0,008 5,0 42,00 3,47 5,5 0,008 5,2 47,20 3,99 6,2 0,008 5,0 52,50 3,47 5,5 0,008 5,2 59,00 3,99 6,2 0,008 5,0 63,00 3,47 5,5 0,008 5,2 70,80 3,99 6,2

3.4 Учет аккумуляции воды перед сооружением Перед водопропускными сооружениями часть стока задерживается, образуя временный пруд, в котором аккумулируется определенный объем воды. Аккумуляция воды перед сооружением не учитывается, если: – в качестве расчетного принят расход талых вод Qт; – расход притока ливневых вод Qл небольшой и не требуется уменьшение отверстия; – перед сооружением нельзя создать пруд (узкий лог, большой уклон, на предполагаемой площади пруда ценные земли, строения и т. п.). Согласно нормативным требованиям расход с учетом аккумуляции должен быть не менее чем 0,33 Qл, то есть степень снижения расхода допускается не более чем в 3 раза. 44

Размер труб с учетом аккумуляции определяют с помощью графиков пропускной способности в системе координат Н3 и Qа (рис. 3.6). Для этого строят два отрезка (рис. 3.7). Координаты для верхнего отрезка: Н3=0; Qа=0,62 Qл и Qа=0; Н3= W/a. Координаты для нижнего отрезка: Н3=0; Qа= Qл и Qа=0; Н3=0,7W/а. Коэффициент формы лога а определяется по формуле m  m2 a 1 , 6 Iл

(3.6)

где m1, m2 – коэффициенты заложения склонов (рис. 3.8); Іл – средний уклон лога. а) Н3

2х2 м

б) Н3 30

2,5х2

20 1,25

3х2,5

1,5

10 1 м

10 4х2,5

15 Qс , м3/с

а) прямоугольных; б) круглых Рисунок 3.6 – Расчетные графики пропускной способности труб H

W /a 0,7W /a 3 1 3 3

3H H2 3H H4

d 1 =1,0 d 2 =1,25 d 3 =1,5 d 4 =2,0 Q Q1 Q2 Q3 Q4 Qл 0,62Q л

Рисунок 3.7 – Построение прямых аккумуляции и определения Н3 и Qa 45

i= 1/ m

iл

1/ m 2 i 2=

Рисунок 3.8 – Схема к определению объема пруда Точки пересечения двух отрезков с кривой пропускной способности дают значения действительного расхода, проходящего через сооружение и соответствующее ему значение H 3 . Анализируя результаты графоаналитического расчета, выбирают водопропускную трубу с учетом режима: H hвх  1,2 – безнапорный; H hвх  1, 2 – полунапорный; H hвх  1,2 и обтекаемый оголовок – напорный. 3.5 Проверка пропускной способности труб Пропускную способность безнапорных труб определяют по формуле Q   ωc 2g(H  hc ) ,

(3.7)

где φ – коэффициент скорости, который для обтекаемых оголовков равен 0,95, а для других типов – 0,85; с – площадь сжатого сечения, м2, определяемая при помощи графика (рис. 3.9); hc = 0,5Н – глубина в сжатом сечении, м. Для расчетов полунапорных труб используют формулу Q  0,51ωвx 2g(H  0,6hвx ) ,

(3.8)

где hвx – высота входа в трубу, если все кольца одинаковые; ωвx – площадь поперечного сечения входа.

h c 0,8 d 0,6 0,4 0,2 c

d 0

0,2

0,4

0,6

0,8

Рисунок 3.9 – График для определения характеристик круглого сечения Пропускную способность напорных труб определяют по формуле Q   ωтр 2g(H  hтр ) ,

(3.9)

где φ – коэффициент скорости, 0,95 – 1,0; hтр = d тр , м; ωтр – площадь поперечного сечения трубы, м2.

Для прямоугольных труб пропускная способность определяется по формуле Q  1,35  b  h3/2 ,

(3.10)

где b – ширина прямоугольной трубы, м. Рассчитанная по формулам (3.7 – 3.10) пропускная способность труб не должна отличаться от табличной более чем на 10 %. 3.6 Определение минимальной высоты насыпи и длины труб Минимальную высоту насыпи у безнапорных труб определяют по формуле H min  hтр  hкон  hзас ,

(3.11)

где hтр – диаметр круглой или высота прямоугольной трубы, м; hкон – толщина звена круглых труб (табл. 3.9) или плиты перекрытия прямоугольних труб (табл. 3.10) м; hзас – засыпка над трубой, которая для автомобильных дорог должна быть больше толщины дорожной одежды, но не менее чем 0,5 м. 47

Таблица 3.9 – Геометрические размеры круглых труб Входное звено Отве рстие Высота Длина d, м hвx, м lвх, м 1,00 1,20 1,32 1,25

1,50

1,32

1.50

1,80

1,32

2,00

2,40

1,32

Длина Высота оголовка насыпи Ннас, М, м м 1,78 До 4,0 4,1–7,0 2,26 До 4,0 4,1–8,0 8,1–20 До 4,5 2,74 4,6–9,0 9,1–20 До 5,0 3,66 5,1–9,0 9,1–20

Толщина звена δ, м 0,0 0,2 0,12 0,14 0,18 0,14 0,16 0,22 0,16 0,20 0,24

Минимальную высоту насыпи у полунапорных и напорных труб определяют по формуле H min  H  D,

(3.12)

где Н – уровень подпертой воды, м; Δ – запас над уровнем подпертой воды, принимаемый 1,0 м. Длина трубы зависит от высоты насыпи Ннас у трубы, которая принимается по продольному профилю после его проектирования и должна быть не меньше наименьшей высоты насыпи у трубы, т. е. Ннас  Нmin. При высоте насыпи Ннас  6,0 м длина трубы без оголовков  0,5В  m(H нас  hтр ) 0,5В  m(H нас  hтр )   L   n  1 , (3.13) 1  miтр 1  miтр   sinα

где В – ширина земляного полотна, м; m – коэффициент заложения откосов насыпи – 1,5; Ннас – высота насыпи у трубы, м; hтр – диаметр круглой трубы, м; iтр – уклон трубы, принимается равным уклону лога у сооружения іс; n – толщина стенок оголовка, принимается 0,35 м; 48

α – угол между осью дороги и трубой. При высоте Ннас > 6,0 м длина трубы  0,5 B  1,5  1,75(H нас  hтр )     1  1 , 75 i   1 тр L   sin α . 0 , 5 В  1 , 5  1 , 75( H  h )   нас тр   n   1  1,75iтр  

(3.14)

Полная длина трубы Lтр = L + 2М,

(3.15)

где М – длина оголовков (табл. 3.9). Таблица 3.10 – Геометрические размеры прямоугольных труб Отверстие b×h

1,5 × 2,0 2,0 × 2,0 3,0 × 2,0 2,0 × 3,0 3,0 × 3,0 4,0 × 3,0 5,0×3,0 6,0 × 3,0

Входное звеносекция Длина Высота hвх, м ιвх, м 2,0 3,02 2,5 2,0 3,02 2,5 2,0 3,02 2,5 3,0 3,02 3,5 3,0 3,02 3,5 3,0 3,02 3,5 3,0 3,02 3,5 3,0 3,02 3,5

Длина оголовка М М 1 ,м

Высота насыпи Ннас, м

3,20 3,95 3,20 3,95 3,20 3,92 4,70 5,45 4,70 5,45 4,70 5,45 4,70 5,45 4,70 5,45

До 8,0 8,1–20,0 До 8,0 8,1–20,0 До 8,0 8,1–20,0 До 8,0 8,1–20,0 До 8,0 8,1–20,0 До 8,0 8,1–20,0 До 8,0 8,1–20,0 До 8,0 8,1–20,0

Толщина плиты перекрыти я δ, м 0,19 0,30 0,22 0,37 0,30 0,47 0,22 0,37 0,30 0,47 0,36 0,57 0,43 0,68 0,50 0,76

3.7 Расчеты отверстий малых мостов Гидравлические расчеты отверстий малых мостов проводят по схеме затопленного или незатопленного водослива с широким порогом, предполагая, что русло реки под мостом укрепляют в соответствии с принятой допустимой скоростью воды. Поперечное сечение русла реки принимают треугольной формы (рис. 3.10). Н3

Н1

hл Н2 L1

Рисунок 3.10 – Схема поперечного сечения русла реки Расчеты ведут в следующей последовательности: 1. Рассчитывают расходы ливневых QЛ и талых Qт вод. Выбирают расчетный расход Qр. 2. Определяют бытовые характеристики водотока: бытовую глубину h0 и бытовую скорость потока V0 (методом последовательного приближения): а) назначают значение h0; б) для этой глубины рассчитывают площадь живого сечения 0, и гидравлический радиус R0 h02 ω0   (m1  m2 ) , 2

(3.16)

где m1, m2 – коэффициенты заложения склона, которые определяются по формулам: L1 L2 m1  ; m2  . H1  H2 H3  H2

Для треугольных русел принимают прямоугольных – R0 = h0; в) находят скорость потока V0  W

ic ,

(3.17) R0 

1/2

h 0,

для

(3.18)

где W – скоростная характеристика (табл. 3.11), для которой коэффициент шероховатости n имеет значение соответственно характеристики русла (табл. 3.12); 50

ic – уклон лога у сооружения;

г) для вычисления расхода воды в живом сечении потока используют формулу Q  V0  ω0 . (3.19) Сравнивают расход воды Q с расчетным Qр. Если вычисленный и расчетный расход отличаются один от другого не более чем на 10 %, то принимают полученную бытовую глубину и скорость. При большем различии назначают новое значение hо и расчеты повторяют. Больше трех попыток нахождения hо делать не следует. В этом случае по трем точкам строят график зависимости Q = f(hо) и по величине расчетного расхода Qр определяют hо графически. 3. Определяют критическую глубину потока α  V 2доп hkp   0,1  V 2доп , g

(3.20)

где Vдоп – допустимая скорость в зависимости от типа укрепления русла (табл. 3.13); α – корректив скорости, принимаемый равным 1. 4. Устанавливают схему протекания потока в подмостовом русле малого моста: h0 < 1,3hкр – незатопленный водослив; h0  1,3hкр – затопленный водослив. 5. Для соответствующих схем протекания потока вычисляют отверстие b и глубину воды H перед сооружением: а) при незатопленном водосливе Q b p

1,33  H 3

;

Н  1,46Vc2 g ,

(3.21) (3.22)

где Vc – скорость в сжатом сечении потока; Vc = 1,1Vдоп,

(3.23)

б) при затопленном водосливе b

Qр h0Vc 51

(3.24)

Таблица 3.11 – Скоростная характеристика W R, м 1 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 0,26 0,28 0,30 0,32 0,34 0,36 0,38 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 2,5

Коэффициент шероховатости n 0,017 2 12,0 13,6 15,1 16,6 17,9 20,6 21,8 22,0 23,2 24,0 25,2 26,8 27,9 29,0 30,1 31,2 33,8 36,4 39,0 41,4 43,6 45,8 48,1 50,4 52,6 54,8 56,8 58,8 – – – – – –

0,02 3 9,75 11,1 12,4 13,6 14,8 16,0 17,1 18,1 19,2 20,3 21,4 22,2 23,2 24,2 25,2 26,2 28,4 30,6 32,6 34,8 36,8 38,7 40,6 42,7 44,5 46,5 48,1 50,0 56,5 62,4 68,4 73,5 78,9 91,5

0,025 4 7,10 8,14 9,15 10,1 11,0 12,0 12,9 13,7 14,5 15,4 16,2 17,0 17,8 18,6 19,3 20,2 21,9 23,8 25,6 27,3 29,0 30,6 32,2 33,9 35,4 37,0 38,5 40,0 45,5 50,5 55,4 60,0 64,5 75,1

0,03 5 5,54 6,36 7,19 7,98 8,76 9,54 10,2 10,9 11,7 12,3 13,1 13,7 14,4 15,0 15,7 16,3 17,9 19,4 20,8 22,4 23,8 25,1 26,6 28,8 29,4 30,8 32,1 33,3 38,0 42,2 46,6 50,5 54,4 63,8

0,033 6 5,60 6,40 7,15 7,90 8,60 9,27 9,95 10,6 11,2 11,9 12,5 13,1 13,7 14,2 14,8 15,4 16,9 18,1 19,4 20,6 22,0 23,2 24,3 25,4 26,7 27,8 28,9 30,0 33,3 36,3 42,3 46,0 49,8 58,6

0,04 7 4,45 5,10 5,71 6,32 6,90 7,50 8,04 8,57 9,12 9,60 10,1 10,7 11,2 11,7 12,1 12,6 13,8 14,9 16,0 17,0 18,1 19,2 20,2 21,2 22,2 23,1 24,1 25,0 28,6 32,1 35,6 38,8 42,0 49,7

0,05 8 3,36 3,86 4,36 4,86 5,75 6,00 6,49 6,62 7,01 7,47 7,88 8,27 8,67 9,05 9,46 9,85 10,8 11,7 12,6 13,5 14,3 15,2 16,0 16,8 17,7 18,4 19,2 20,0 23,0 25,9 28,8 31,5 34,2 40,6

Таблица 3.12 – Коэффициент шероховатости Категория русла 1

Характеристика русла Естественные русла в очень благоприятных условиях (чистые, прямые, земляные со свободным течением) Русла, которые занимают промежуточное положение между І и ІІІ категориями. К ним принадлежат также галечные и гравийные русла с характеристиками, которые совпадают с І категорией Русла постоянных водотоков равнинного типа (преимущественно больших и средних рек) с благоприятным по состоянию ложа и течения воды Сравнительно чистые русла постоянных равнинных водотоков, извилистые, с некоторым расхождением в направлении струй или прямые, но с неравным рельефом дна (мель, промоины, местами камни). Правильные, хорошо разработанные галечные русла горных рек (в нижнем течении). Земляные русла водотока, действующие периодически (сухие логи) в благоприятных условиях Русла больших и средних рек, значительно засоренные, извилистые и частично заросшие, каменистые, с неспокойным течением. Периодические (ливневые и весенние) водотоки, несущие во время наводнения заметное количество наносов с крупногалечниковым или покрытым растительностью (травой и т. п.) ложем. Поймы больших и средних рек, заметно разработанные, покрытые нормальным количеством растительности (трава, кустарник) Русла периодических водотоков, очень засоренные и извилистые. Умеренно заросшие, неровные, плохо разработанные поймы (промоины, кустарники, деревья, заводи). Порожистые участки равнинных рек. Галечниково-валунные русла горного типа с неровной поверхностью водного зеркала 53

Коэф. шероховато -сти, n 0,025

0,0285

0,0333

0,040

0,050

0,067

Vc 2 H  h0  0,05  , 2 

(3.25)

где φ – коэффициент скорости, зависящий от типа устоев: φ = 0,9 – для устоев с конусами; φ = 0,85 – с укосными крыльями; φ = 0,76 – с заборными стенками. Таблица 3.13 – Значение допустимых скоростей в зависимости от типа укрепления русла Тип укрепления Засев травой Одерновка плашмя Одерновка в стенку Укрепленный грунт толщиной, см:5 10 Одиночное мощение на щебне камнем размером, см:15 20 25 Двойное мощение на щебне (слой не менее чем 10 см) камнем размером для нижнего слоя 15 см и для верхнего слоя 20 см Бетон низких марок Бетонные плиты

Допустимая скорость, м/с 0,8 1,0 1,8 1,0 2,5 2,5 3,0 3,5 4,5 4,0 – 6,0 5,0 – 7,0

6. Для перекрытия расчетного отверстия моста принимают типовые пролетные строения (табл. 3.14). Если одного расчетного типового пролета lпр не хватает, принимают два пролета или больше. 7. Наименьшая высота моста для схемы незатопленного водослива составит H м.min  0,88H  Z  hкон ,

(3.26)

где Z – технический запас низа пролетного строения над уровнем воды, который принимают 0,5 м, а при корчеходе или на селевых потоках – 1,0 м; hкон – конструктивная (строительная) высота пролетного строения (табл. 3.14). Наименьшая высота моста для схемы затопленного водослива 54

Hм.min=h0+Z+hкон.

(3.27)

Таблица 3.14 – Основные размеры типовых пролетных строений мостов Серия Инвентар типового ный проекта номер

3,503-12

384/43

3,503-14

710/2

3,503-29

–

Наименование проекта Унифицированные сборные пролетные строения из предварительно напряженного железобетона Сборные железобетонные пролетные строения автодорожных мостов Сборные железобетонные плитные мосты

Длина пролетного строения lпр, м

Расчет Строите ный льная пролет высота lр, м hкон, м

6,0 9,0 12,0 15,0 18,0

5,60 8,60 11,40 14,40 17,40

0,42 0,57 0,72 0,72 0,87

12,0 15,0 18,0 11,36 14,06 16,76

11,40 14,40 17,40 10,76 13,46 16,16

1,02 1,02 1,17 1,02 1,02 1,17

6,0 9,0

5,68 8,68

0,42 0,57

8. Длина моста зависит от количества пролетов, их длины и типа опор. При свайных опорах с заборными стенками длина моста составит LM   lпр   а ,

(3.28)

где lпр – сумма длин пролетных строений; a – сумма зазоров между соседними пролетными строениями. Зазор а принимается равным 0,05 м. При свайных опорах с конусами для расчетного отверстия моста b расчетная длина моста зависит от его фактической высоты Нм и определяется по формулам: – для незатопленного водослива L p  b  2·1,5·( H м – hc )  Sd  2 g ;

(3.29)

– для затопленного водослива L p  b  2·1,5·( H м – h0 / 2)  Sd  2 g , 55

(3.30)

где hc – глубина воды под мостом при свободном протекании потока; hc = 0,5Н; ∑d – сумма ширины промежуточных опор; при свайных опорах d = 0,35 м; при опорах-стенках d = 0,40 м; g – расстояние между вершинами конуса и началом или концом моста; g = 32,5 см = 0,325 м. 3.8 Расчеты отверстия большого моста 3.8.1 Определение расчетного уровня методом статистической обработки данных водомерного поста Отверстия больших мостов определяют по материалам продолжительных наблюдений за уровнями воды в реке. Для определения расчетного уровня необходимо вычислить: – среднеарифметическое значение уровней: H ср 

H i

;

(3.31)

– модульные коэффициенты: Ki 

Hi Н ср

;

(3.32)

– коэффициент вариации:  Ki  12 Cv  , n 1

(3.33)

где H i – сумма годовых наивысших уровней за n лет; n – число членов ряда (лет наблюдений). Расчетный уровень заданной вероятности превышения определяют, пользуясь зависимостью H p%  K p  H cp ,

(3.34)

где K p – ордината теоретической кривой распределения, которая определяется по табл. 3.15 в зависимости от отношения СS /СV, вероятности превышения и коэффициента вариации СV. Отношение СS /СV необходимо принимать: 56

– для снеговых паводков СS / СV = 2, (СS = 2СV); – для дождевых паводков СS / СV = 3...4, (СS = 3 – 4СV). Вероятность превышения при расчетах больших и средних мостов назначается в зависимости от категории дороги по табл. 3.1 (для I – ІІІ категорий – 1 %, для ІV – V категорий – 2 %). Расчеты по статистической обработке ряда наблюдений рекомендуется выполнять в форме табл. 3.16. Уровни воды в табл. 3.16 располагают в порядке убывания (проводят ранжировку ряда). По данным ранжированного ряда наблюдений по уровням воды (расположенных в порядке убывания) строят клетчатку вероятностей (п. 3.8.4.1) и гистограмму уровней (рис. 3.11), основой для которой служит уровень меженных вод (УМВ). Таблица 3.15 – Ординаты теоретической кривой распределения Отноше Вероятность Ордината кривой распределения при СV ние превышеСS /С ния, ВП, % 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 2 1 1,25 1,52 1,82 2,10 2,51 2,89 3,29 3,71 4,15 2 1,22 1,45 1,72 1,99 2,27 2,58 2,89 3,24 3,53 3

1 2

1,25 1,55 1,88 2,25 2,66 3,07 3,49 3,92 4,40 1,22 1,47 1,75 2,03 2,33 2,55 2,95 3,30 3,64

1 2

1,25 1,58 1,94 2,34 2,77 3,17 3,59 4,01 4,43 1,21 1,48 1,77 2,07 2,38 2,78 3,00 3,28 3,55

Таблица 3.16 – Данные статистической обработки ряда наблюдений № п/п 1 2 . . n

Уровень К = H i і Год Н ср Н, м

Кi – 1

(Кi – 1)2

(Кi – 1) (Кi – 1)2

 Нi

Ре =

№n / n n 1

На гистограмму уровней наносят среднюю отметку пойм H п.ср , которая определяется по формуле H п.ср  Н РУВВ  hп.ср ,

(3.35)

где Н РУВВ – отметка уровня высоких вод, определяемая по формуле Н РУВВ  НУМВ  Н р% ,

(3.36)

hп.ср – средняя глубина пойм, порядок определения которой

приведен ниже (3.39); НУМВ – отметка уровня меженных вод, которая определяется в процессе изысканий (в курсовой работе определяется по карте и согласуется с руководителем проектирования). Н n1

Н п.ср

УМВ n

Рисунок 3.11 – Гистограмма уровней 3.8.2 Морфометрические расчеты Морфометрические расчеты выполняются для определения расчетного расхода воды в реке при расчетном уровне заданной вероятности и распределения ее между руслом и поймами. Расход воды в реке, отвечающий расчетному уровню паводка, определяют по формуле Q  ω p C p h p.cp I   ωп Cп hп.ср I ,

(3.37)

где ω p , ωп – площадь живого сечения русла и пойм; h p.cp , hп.ср – средние глубины русла и пойм; І – уклон реки (по заданию или по результатам изысканий); 58

C p , Cп – коэффициенты Шези для русла и пойм, определяемые

по формуле C  m  h1/ 6 ,

(3.38)

где m – коэффициент гладкости русла и пойм, принимаемый по таблице 3.17. Расчеты по определению площади живого сечения русла и пойм рекомендуется вести в форме таблицы 3.18. Таблица 3.17 – Значение коэффициента гладкости m Значе ние Русла земляные ровные; русла полугорных рек; незаросшие 30 поймы. Русла земляные, извилистые; галечниково-валунные; 25 суходолы ровные; поймы, заросшие на 10 %. Русла земляные, очень извилистые и суходолы извилистые; 20 поймы заросшие на 20 %. Суходолы, засоренные камнем и заросшие; поймы, заросшие 15 на 50 %. 10 Поймы, заросшие на 70 %. 5 Поймы, заросшие на 100 %. Морфометрические признаки русла и пойм

Средняя глубина пойм и русла определяется по формулам: hp 

ωp Bp

ω ; hп  п , Bп

(3.39)

где ω p , ω n – площадь русла и пойм; B p , Bп – ширина русла и пойм. В пояснительной записке необходимо привести поперечное сечение потока реки при расчетном уровне (рис. 3.12), для построения которого нужно использовать масштабы: – горизонтальный 1:2000 (1:1000); – вертикальный 1:200 (1:100). Средние скорости в русле и на поймах определяются по формулам: V р.б 

Q p.б ωp

Q ; Vп.б  п.б , ωп

(3.40)

где V р.б , Vп.б – скорость воды в русле и на поймах в бытовых условиях (до постройки моста); Q p.б – расход воды в русле в бытовых условиях; Qп.б – расход воды на поймах в бытовых условиях, который

определяется как сумма расходов правой и левой пойм Qп.б  Q л.п.б  Qп.п.б .

(3.41)

Таблица 3.18 – Геометрические элементы русла и пойм Отметка Глубина дна, м воды, м Левая (правая) пойма 8+15 9+00 10+00

Средняя глубина, м

ПК +

Длина, м

Площадь, м2

В =

 =

∑В =

∑ω =

∑В =

∑ω =

Русло 10+00 10+20 10+40 10+60 10+80 11+00 Правая (левая) пойма 11+00 12+00 13+00 14+00 15+00 16+75

РУВВ УМВ

Ширина, В Площадь, Средняя глубина, h ср m Расходы, Q Отметки Пикетаж

Вл л.п

hср.л mл Q л.п.б

Вр

Вп п.п

hср.р mр Q р.б

hср.п mп Q п.п.б

Рисунок 3.12 – Поперечное сечение потока 3.8.3 Расчеты отверстия моста Зная, что сокращение отверстия моста экономически выгодно, рекомендуется при первом приближении назначать мост наименьшей длины, то есть равным ширине русла реки в бытовых условиях (L = Вр.б). Под мостами наименьшей длины наблюдается максимальный размыв дна реки. Глубина под мостом после размыва для наименьшей длины моста определяется по формуле h р.б.max  Q    h р.м.max    2 / 3 Q (1  λ )  р.б 

8/ 9

(3.42)

где h р.б.max – максимальная глубина в русле в бытовых условиях (до построения моста), определяется из поперечного сечения потока (рис. 3.12); Q, Q р.б – полный расход и расход в русле в бытовых условиях, определяемые морфометрическими расчетами (рис. 3.12); λ – коэффициент сжатия потока опорами, принимаемый 0,04. Максимальный коэффициент размыва (Рmах), представляющий собой отношение максимальной глубины в русле после размыва к глубине в русле в бытовых условиях, определяется по формуле  Q 1  = Pmax  h р.б.max (1  λ) 2 / 3  Q р.б  h р. м.max

8/9   .  

(3.43)

Максимальный коэффициент размыва ( Pmax ) не должен превышать допустимой величины коэффициента размыва Pдоп , определяемого из условия допустимого прироста площади поперечного сечения потока (СНиП 2.05.03-84) и в зависимости от конструкции основания и типа фундамента опор. При морфометрической основе расчетов допустимый коэффициент размыва, по условию допустимого прироста площади поперечного сечения потока Pдоп , необходимо принимать не более 1,75. При определении расхода на основе гидрометрических наблюдений Pдоп необходимо принимать не более 2,0. При определении Pдоп по конструкции основания и фундаментов опор могут быть рассмотренные следующие случаи: 1) если глубина заложения подошвы фундамента назначается по глубине залегания прочных грунтов, используемых в качестве основания (рис. 3.13 а), допустимый коэффициент размыва определяется по формуле hгеол  Ф Pдоп  , h р.б.max (1  δ)

(3.44)

где hгеол – глубина залегания плотного пласта, которая отсчитывается от расчетного уровня воды; h р.б.max – максимальная бытовая глубина в русле; δ – ожидаемая погрешность определения максимальной глубины в русле под мостом, принимаемая 0,15 при морфометрической основе проекта и 0 – при гидрометрической; Ф – обязательное заглубление фундамента в грунт, которое определяется статическими расчетами. Для предварительных расчетов может быть принято 2 – 2,5 м; 2) если фундамент опоры мелкого заложения сооружается в открытом котловане (рис. 3.13 б), глубина которого ограничена по водоотливу, длиной шпунта и прочее, допустимый коэффициент размыва определяется по формуле h  Ам  Ф Pдоп  кот , h р.б.max (1  δ)

где hкот – глубина котлована от уровня меженных вод , hкот = 5 – 12 м; 62

(3.45)

Ам – амплитуда изменения уровней от меженных до высоких

вод; 3) для опор на высоких свайных ростверках (рис. 3.13 в) допустимый коэффициент размыва определяется с учетом полной длины свай и необходимой заделки их в грунт l  Ам  Ф Рдоп  св , h р.б.max (1  δ )

(3.46)

где lсв – длина сваи, lсв = 10 – 15 м; 4) для мостов на типовых свайных опорах (рис. 3.13 г), для которых нормируется свободная длина сваи выше заделки lсв , допустимый коэффициент размыва определяется по формуле lсв  Г н Pдоп  , h р.п.max (1  δ)

(3.47)

где Г н – надводный габарит. Может быть принят от 0,75 м для несудоходных рек, до 2,5 м – для рек с интенсивным корчеходом. Для судоходных рек четвертый случай, как правило, не используется.

УМВ

. .. . .. ... . .. . ... .. .. . . . .. .. . . . . . . .. . .. .. .... .. .. .. ... . ... .. .. . . ... . .. ... . . ... .. .. .. ...... .. . . . . . . .. . . . . . . .. ....... ..... . . . .. . . . . . .. .

. .. . . . ... .. ..... . . .... . . .. . ...... .. .. ... .. ..... . . .. .. . . . .

hр.б max

hр.м.max

Ам

hр.б max

hр.м.max

Н расч

г)

Н расч

. . . .. . . . ... .. .. .... .. .. .. . .. .. . ... .. .... . . . . . . . . .. . . . . . . . . . ... .. ... .. .. . . . . .. .. . . ... . ... . ...... . ... . . . .. . . . ... .. .... ... ... .. .. .. ... ..... .. . .. .. . . . . .. . . . .. . .. . . .. . . . . . . . .

hр.м.max

hр.б.max

lcв

hр.б. max

hр.м.max

УМВ

.. . . .. .. ... .. .. . . . . .. . ... .. .. . . . .. ....... ... .. .... . . . ... .. .. . . .. . ... . . .. ..... ...... ................ ....... . . . . . . . .. . .. . . . . . . .. .

lсв

Ам

Гн

в)

h котл

.. ... .. .. . ... ..... . .. . . . . .. .

б)

Н расч

h геол

а)

Рисунок 3.13 – Схемы к определению допустимых коэффициентов размыва по конструкции оснований и фундаментов опор 63

Если для моста наименьшей длины (L = Вр.б ) окажется, что Pmax  Pдоп , отверстие моста необходимо увеличивать, используя для него и часть пойм. Существует два метода определения отверстия моста в этом случае: с расширенным руслом (со срезкой пойм) и с сохранением пойменной части. Расширение русла (срезку пойм) можно применять только при частоте затопления пойм не менее чем 3 раза в 4 года. Для определения используемого метода, по рис. 3.1, необходимо установить количество членов ряда n1, уровни которых больше средней отметки пойм. Если отношение n1/n  0,70, необходимо устраивать срезку пойм. Срезку грунта в пойменной части отверстия моста следует предусматривать только на равнинных реках. В этом случае величина отверстия моста определяется по формуле B р.б  Q    L 1  λ  Q р.п.   

4/3 1 ( Pдоп

)3 / 2

(3.48)

где B р.б – ширина русла в бытовых условиях; Pдоп – допустимая величина размыва в зависимости от конструкции основания и фундаментов опор, которая определяется по формулам (3.44 – 3.47) или по условию допустимого прироста площади поперечного сечения потока (принимается меньшее значение). Если отношение n1/n  0,70, отверстие моста рассчитывается без срезки. Зная, что коэффициенты увеличения расхода в русле  р, на поймах п и общий коэффициент сжатия  приблизительно равны между собой, задаются желательным коэффициентом размыва Рдоп и определяют допустимый коэффициент сжатия 9 / 8.    p   п  (1  λ)3 / 4 Pдоп

(3.49)

По известному общему коэффициенту сжатия водотока β находят величину бытового расхода на пойменной части под мостом Q Qп. м.б   Q р.б . β 64

(3.50)

Длина пойменной части отверстия моста l 

Q п. м .б B п Q п.б

(3.51)

где Bп – длина пойменной части реки; Qп.б – расход на пойменной части реки в бытовых условиях, определяемый морфометрическими расчетами. Отверстие моста соответственно составит L  B р.б  l .

(3.52)

3.8.4 Проектирование подходов к мосту 3.8.4.1 Определение расчетного судоходного уровня и высоты моста Расчетный судоходный уровень определяется на основе данных наблюдений на водомерном посту. Согласно ГОСТ 26775-85 в качестве расчетного судоходного уровня (РСУ) принимается уровень несколько ниже, чем максимальный годовой, вероятность превышения которого устанавливается по табл. 3.19 в зависимости от класса водных путей. Таблица 3.19 – Основные параметры для расчетов судоходного уровня Класс водных путей

Вероятность превышения 2 4 паводка а, % 3 5 5 4 Допустимый перерыв судоходства К, % 5 6 6 5 3 2 17 15 13,5 12 10,5 9,5 Подмостовой габарит Г, м Судоходные пролеты: – основной 140 140 120 120 100 60 – смежный 120 100 80 80 60 40

7 4 2 7 40 30

Максимальный годовой уровень заданной вероятности а, определяется по клетчатке вероятностей (бланк задания), куда наносятся уровни наблюдавшихся паводков по их имперической

вероятности, определенной для ранжированного ряда (табл. 3.16) максимальных уровней по формуле Pe 

N члена ряда n 1

(3.53)

где n – число лет систематических наблюдений за уровнями воды в реке. Расчетный судоходный уровень рекомендуется определять графическим способом (рис. 3.14), для чего составляется график водомерного поста для максимального годового уровня заданной вероятности и определяется допустимая продолжительность стояния уровней воды, превышающих РСУ, по формуле t

КТ н 100

(3.54)

где К – допустимый перерыв в навигации за время паводка (%), принимаемый по табл. 3.19; Т н – продолжительность навигации (по заданию). Водомерный график составляется по значениям отметок уровней Н, которые в курсовой работе допускается определять как разность между отметкой максимального годового уровня НУВВ заданной вероятности а и превышениями hi, заданными в табл. А.3. Н, м 96.0

Н УВВ N - го года

95.0

РСУ 94,53

94.0

KT н t= 100 93.0 92.0 0

10 11 12 13 14 15 16

Рисунок 3.14 – Схема к определению расчетного судоходного уровня 66

Накладывая на график водомерного поста допустимую продолжительность стояния уровней воды t выше РСУ так, чтобы начало и конец отрезка t расположились на линии графика, получают отметку РСУ. Минимальная отметка проезжей части на мосту (и на подходах к мосту по оси дороги) определяется по формуле Н м.mіn = Р= РС Г + hк ,

(3.55)

где Г – подмостовой габарит, отмеряемый от РСУ и назначаемый по табл. 3.19; hк – конструктивная высота пролетов. Конструктивную высоту пролетов в зависимости от их длины допускается принимать: при пролетах 140 – 100 м – 4 м; 100 – 80 м – 2,5 м; 80 – 60 м – 2,3 м; 60 – 40 м – 2,10 м; 40 – 20 м – 1,30 м. 3.8.4.2 Определение минимальной отметки насыпи на поймах Наименьшую отметку бровки земляного полотна на поймах вычисляют по формуле Н б.з.п  Н РУВВ  h  hнаб  h зап ,

(3.56)

где H РУВВ – отметка расчетного уровня высокой воды;  h – подпор около насыпи с верховой стороны; hнаб – высота возможного набега волны на откос насыпи; hзап – конструктивный запас, принимаемый не менее чем 0,5 м. Высоту возможного набега волны hнаб определяют по формуле hнаб 

4,3K m hвол m

(3.57)

где K m – коэффициент шероховатости откоса; hвол – высота волны; m – коэффициент зложения откоса. Коэффициент шероховатости откоса зависит от типа укрепления и принимает следующие значения: – сплошное покрытие из асфальтобетона и цементобетона 1,0 – сборные бетонные плиты 0,9 – каменная кладка и дерн 0,75 – 0,80 – наброска из булыжного камня 0,60 – 0,65 67

– то же, из рваного камня 0,55 – то же, из тетрапоидов 0,50 Высота волны на поймах hвол определяется в зависимости от глубины воды на них hвол = 0 ,2hп ,

(3.58)

где hп – глубина на поймах по формуле (3.39). Подпор воды у насыпи Δh определяется по формуле Δh 

3( Bo  L) 2θ

(β 2  1) I n (1   ) ,

(3.59)

где Bo – ширина разлива реки, м; L – отверстие моста, м; θ – количество пойм (одна или две); β – коэффициент сжатия потока; I n – бытовой уклон реки; χ – величина, учитывающая влияние струенаправляющей дамбы на подпор, определяемая по формуле l (1  Вм /Вв )  в , Во  L

(3.60)

где lв – длина верховой дамбы, которая определяется по табл. 3.20, в зависимости от значения коэффициента сжатия потока; В м – ширина малой поймы; Вв – ширина большой поймы. Таблица 3.20 – Относительная длина верховой дамбы



1,0 – 1,2

1,25

1,5

1,75

2,0

2,5

lв/L

0,15

0,30

0,45

0,6

0,75

Коэффициент сжатия потока определяется по формулам: – для моста минимальной длины 

– для моста без срезки

Q , Q p.б

(3.61)



Q . Q p.б  Qп.м.б

(3.62)

Коэффициент сжатия потока для мостов со срезкой определяется по формуле (3.31). При этом расход на пойменной части моста Qп.м.б рекомендуется определять при еще неразмытой пойме по формуле Qп. м.б 

L  В р.б Вп.б

Qп.б .

(3.63)

Вопросы для контроля и самоконтроля знаний 1. Основные виды водопропускных сооружений на автомобильных дорогах. 2. Основные зависимости для расчетов стока с малых водосборов. 3. Что такое аккумуляции воды перед сооружением и когда она не учитывается? 4. Что такое пропускная способность труб? 5. Как определяется высота насыпи перед сооружением? 6. Последовательность расчетов отверстия малых мостов. 7. Последовательность расчетов отверстия большого моста. 8. Последовательность определения расчетного судоходного уровня и высоты моста. 9. Что такое коэффициент размыва и как он определяется? 10. Конструкции оснований и фундаментов мостовых опор. 11. Как определяется средняя глубина русла и поймы? 12. Как определяется расчетный уровень заданной вероятности превышения? 13. Схемы протекания потока в подмостовом русле малых мостов. 14. Режимы протекания воды в дорожных трубах. 15. Как определяется расчетный судоходный уровень? 16. Что включает в себя проектирование подходов к большому мосту? 17. В чем заключается расчет отверстия большого моста минимальной длины? 18. Методы определения отверстия большого моста, если принять отверстие минимальной длины нельзя? 19. Что такое коэффициент сжатия потока? 20. Как определяется коэффициент сжатия потока для мостов со срезкой? 69

4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕЖЕСТКОЙ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ 4.1 Исходные данные для проектирования Исходными данными для проектирования дорожной одежды являются: район строительства дороги (область); категория дороги; перспективная (на 20 лет) интенсивность движения; состав транспортного потока; ежегодный прирост интенсивности в процентах; дорожно-климатическая зона (рис. 1.1); район строительства по грунтово-геологическим условиям; район строительства по условиям работы дегте- и асфальтобетона; тип местности по характеру и степени увлажнения; вид грунта земляного полотна; наличие местных дорожно-строительных материалов (щебня, песка, битума и т. п.); тип дорожного покрытия; расчетная нагрузка. Проектирование дорожной одежды нежесткого типа представляет собой единый процесс конструирования и расчетов дорожной конструкции на прочность, морозостойкость и осушение с технико-экономическим обоснованием вариантов с целью выбора наиболее экономичного для данных условий. В зависимости от срока службы и уровня надежности дорожную одежду подразделяют на три типа: капитальный, облегченный и переходный. Типы нежестких дорожных одежд, основные материалы покрытий и область их использования, согласно ДБН В.2.3 – 4:2007, приведены в таблице 4.1. При проектировании дорожных одежд, согласно ВБН В.2.3-218186-2004 [8], в качестве расчетных принимаются нормативные нагрузки: группа А1 – для дорог І-а, І-б и ІІ категорий; группа А2 – для дорог ІІІ и ІV категорий; группа Б – для дорог V категории. Расчетные параметры нагрузки приведены в таблице 4.2. 4.2 Определение расчетной интенсивности движения и требуемого модуля упругости Дорожную одежду рассчитывают на пропуск грузовых автомобилей и автобусов. Легковые автомобили в расчетах не учитываются.

Таблица 4.1 – Область применения покрытий дорожной одежды Категория Тип дорожной Материал верхнего слоя покрытия дороги одежды І-а, І-б, ІІ Капитальный Асфальтобетон горячий плотный мелкозернистый І марки. Щебневомастиковый асфальтобетон. ІІІ Капитальный Асфальтобетон горячий плотный мелкозернистый ІІ марки. Щебневомастиковый асфальтобетон. ІІІ, ІV Капитальный Асфальтобетон горячий плотный или мелкозернистый ІІ марки. Каменные облегченный материалы, а также подобранные материалы из промышленных отходов, обработанные вяжущим методом смешивания в установке или на дороге, или пропиткой с устройством поверхностной обработки. V Переходный Каменные материалы или грунты, обработанные на дороге вяжущими материалами или улучшенные добавками. Каменные материалы расклиненные. Таблица 4.2 – Расчетные параметры нормативной нагрузки Нормативная Расчетные параметры статическая нагрузки Нормативная нагрузка на Группа покрытие от статическая расчетной колеса нагрузка на р, Dн, Dд, нагрузки расчетного ось, кН Мпа см см автомобиля, Qрасч, кН А1 115 57,5 0,80 30,0 34,5 А2 100 50 0,60 33,0 37,0 Б 60 30 0,50 28,0 32,0 Расчеты ведут на перспективную интенсивность и состав движения, которые можно ожидать на год службы перед капитальным ремонтом. 71

Срок службы дорожного покрытия до капитального ремонта принимают по таблице 4.3 в зависимости от категории дороги, интенсивности движения, типа и материала покрытия. Таблица 4.3 – Нормы сроков службы дорожных одежд между средними и капитальными ремонтами Срок эксплуатации КатегоИнтенсивность дорожной рия Тип движения, Материал одежды к автомоби дорожной транс. покрытия ремонту, лет льной одежды единиц/сутки дороги Капита Средне льного го 1 2 3 4 5 6 І свыше 10000 капитальный асфальтобетон 11 6 ІІ 3000 – 10000 капитальный асфальтобетон 12 6 ІІІ 1500 – 3000 капитальный асфальтобетон 13 6 ІІІ 10 5 чернощебеночное 1500 – 3000 облегченный (пропитка) ІІІ-ІV 1000 – 3000 облегченный асфальтобетон 13 6 ІV чернощебеночное 10 5 500 – 1500 облегченный (пропитка) ІV чернощебеночное 10 5 500 – 1500 облегченный (смешение на дороге) ІV 150 – 500 переходный щебеночное 5 3 ІV 150 – 500 переходный мостовая 15 ІV-V цементогрунтовое, 6 3 малопрочные каменные до 150 переходный материалы, укрепленные вяжущими материалами V фракционные 5 3 каменные меньше 150 переходный материалы, укрепленные вяжущим

Интенсивность движения на необходимый год определяется по формуле 72

Nn 

N 20 m20

mn ,

(4.1)

где N 20 – перспективная интенсивность движения на 20-й год (согласно исходным данным); m20 , mn – коэффициенты, показывающие увеличение интенсивности движения данного года ( 20-го и n-го), относительно интенсивности первого года эксплуатации дороги (табл. 4.5). Среднесуточное перспективное количество проездов всех колес, размещенных с одной стороны транспортного средства в пределах одной полосы проезжей части, приведенное к расчетной нагрузке, является приведенной расчетной интенсивностью N p (в единицах в сутки) и определяется по формуле n N p  f пол  Ni Si сум , 1

(4.2)

где f пол – коэффициент, учитывающий количество полос движения и распределение движения транспорта на них, определяется по табл. 4.4; n – количество марок транспортных средств в составе транспортного потока; N i – количество проездов в сутки в обоих направлениях транспортных средств i-ой марки; Si сум – суммарный коэффициент приведения действия на дорожную одежду транспортного средства i-ой марки к расчетной нагрузке (Qрасч). Суммарные коэффициенты приведения разных марок автомобилей к расчетной нагрузке приведены в приложении Б. Суммарное количество проездов расчетной нагрузки за срок службы дорожной одежды, необходимое для ряда расчетов, определяется по формуле  N p  0,7N p

Kc Т К , (Тсл 1) рдг n q

(4.3)

где N p – приведенная расчетная интенсивность движения по формуле (4.2);

Т рдг – количество расчетных суток за год соответственно

состоянию деформированости конструкции, по таблице 4.6; К n – коэффициент, учитывающий вероятность ожидаемого отклонения суммарного движения от среднего, по таблице 4.7; K c – коэффициент суммы, определяемый по формуле Т q сл  1 Кс  , q 1

(4.4)

где Т сл – расчетный срок службы, по таблице 4.3; q – показатель изменения интенсивности движения, определяемый по формуле q  1  0,01 p ,

(4.5)

где р – ежегодный прирост интенсивности в %. Значения К с при q > 1 приведены в таблице 4.8. Требуемые модули упругости Eтр для нагрузок групп А1 , А2 и Б определяются по формулам (4.6 – 4.8) или по рисунку 4.1. Етр (А1 )  42,843ln ( N p )  315, 68 ;

(4.6)

Е тр (А )  42 ,843ln (  N p )  350, 21 ; 2

(4.7)

Етp(Б)  42,843ln (  N p )  409,40,

(4.8)

где  N p – суммарное количество проездов, определяемое по формуле (4.3).

Таблица 4.4 – Коэффициент количества полос Количество полос движения

Значение коэффициента f пол для полосы по номеру 1 2 3 4 1,00 – – – 0,55 – – – 0,50 0,50 – – 0,50 0,30 – – 0,35 0,20 0,05 – 0,30 0,20 0,05 0,01

Т ребуем ы й м одуль упругости , Eтр

1 2 3 4 6 8 Примечания: 1 Порядковый номер полосы считается справа по ходу движения в одном направлении. 2 Для расчетов обочины принимают fпол = 0,01. 3 На перекрестках и подходах к ним (в местах перестройки автомобилей для осуществления левых поворотов, и т. п.) при расчетах одежды в пределах всех полос движения необходимо принимать fпол = 0,50, если общее количество полос проезжей части проектируемой дороги более чем три.

350 300

E тр(A1 ) = 42,843ln(

Np )-315,68

250 200

E тр(A2 ) = 42,843ln(

Np )-350,21

150 100 50 0 10000

Eтр(Б) = 42,843ln(

Np )-409,40

1000000

100000

10000000

Количество проездов, Np

Рисунок 4.1 – График для определения требуемого модуля упругости 75

1,35

1,49

1,13

1,14

1,16

1,20

1,29

1,27

1,24

1,12

1,21

1,13

1,06

1,10

1,05

1,02

1,01

Год эксплуатации

1,81

1,56

1,47

1,43

1,38

1,34

1,19

1,16

1,03

2,19

1,80

1,67

1,60

1,54

1,48

1,27

1,22

1,04

2,65

2,08

1,89

1,80

1,71

1,63

1,34

1,28

1,05

3,21

2,40

2,13

2,01

1,90

1,79

1,42

1,34

1,06

3,87

2,76

2,41

2,25

2,10

1,97

1,50

1,40

1,07

4,66

3,17

2,72

2,52

2,33

2,16

1,59

1,47

1,08

5,60

3,64

3,07

2,81

2,58

2,37

1,68

1,54

1,09

Ежегодный прирост интенсивности, %

Таблица 4.5 – Значение коэффициента m

6,73

4,18

3,45

3,14

2,85

2,59

1,77

1,61

1,10

8,06

4,77

3,88

3,50

3,15

2,84

1,87

1,69

1,11

9,65

5,47

4,36

3,90

3,48

3,11

1,97

1,76

1,12

Независимо от данных, полученных по формулам (4.6) – (4.8), требуемые модули упругости для дорог общей сети не должны быть меньше указанных в таблице 4.9. Таблица 4.6 – Значение Трдг Дорожно-климатический У-І район Количество расчетных дней 145 на год (Трдг)

У-ІІ

У-ІІІ

135

130

У-ІV Запад Юг 140

120

Таблица 4.7 – Значение К n Тип дорожной одежды

Значение коэффициента К n для разных категорий дорог І ІІ ІІІ ІV V

Капитальный

1,49

1,38

1,31

–

Облегченный

–

1,47

1,32

1,26

1,06

Переходный

–

1,19

1,16

1,04

5,20

5,31

5,42

5,53

5,64

5,75

5,87

5,98

6,11

6,23

6,35

1,02

1,03

1,04

1,05

1,06

1,07

1,08

1,09

1,10

1,11

1,12

8,12

7,91

7,72

7,52

7,34

7,15

6,98

6,80

6,63

6,47

6,31

12,30

11,86

11,44

11,03

10,64

10,26

9,90

9,55

9,21

8,89

8,58

14,78

14,16

13,58

13,02

12,49

11,98

11,49

11,03

10,58

10,16

9,75

17,55

16,72

15,94

15,19

14,49

13,82

13,18

12,58

12,01

11,46

10,95

20,65

19,56

18,53

17,56

16,65

15,78

14,97

14,21

13,49

12,81

12,17

24,13

22,71

21,38

20,14

18,98

17,89

16,87

15,92

15,03

14,19

13,41

28,03

26,21

24,52

22,95

21,50

20,14

18,88

17,71

16,63

15,62

14,68

37,28

34,41

31,77

29,36

27,15

25,13

23,28

21,58

20,02

18,60

17,29

ЗНАЧЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА КС ПРИ СРОКЕ СЛУЖБЫ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ Показатель ТСЛ, ЛЕТ изменения интенсивности 5 6 8 9 10 11 12 13 15 движения q 1,01 5,10 6,15 8,29 9,37 10,46 11,57 12,68 13,81 16,10

Таблица 4.8 – Значение коэффициента Кс

Таблица 4.9 – Минимально допустимые значения требуемого модуля упругости (Етр) Категория дороги

р

І-а І-б ІІ ІІІ IV V

700000 500000 375000 300000 110000 40000

Минимальный требуемый модуль упругости одежды, МПа капитальный облегченный переходный тип тип тип 260 – – 250 – – 235 200 – 225 190 – – 150 100 – 100 50

4.3 Определение расчетных параметров деформативности и прочности грунтов земляного полотна Расчетные значения параметров грунта можно определить по результатам непосредственных лабораторных испытаний, а также по данным пробного кратковременного нагружения подстилающего грунта земляного полотна в расчетном состоянии. Расчетными параметрами деформативности и прочности грунтов земляного полотна являются: модуль упругости Егр, угол внутреннего трения φ и коэффициент сцепления Сгр. При отсутствии возможности выполнить испытание, расчетные характеристики грунта могут быть установлены по таблице В.7 (приложение В), исходя из вида грунта и его расчетной влажности. Расчетная влажность грунтов устанавливается в зависимости от номера дорожного района Украины по грунтово-геологическим условиям (рис. 4.2). На территории Украины выделено 16 дорожных районов. Каждый район характеризуется типовыми для него особенностями проектирования земляного полотна, дорожных одежд, технологии и организации строительства и эксплуатации дорог. Шифрование районов на рисунке 4.2 осуществлено таким образом: первая (римская) цифра обозначает дорожную зону (согласно районированию СНГ), буквы Р или Г обозначают дорожную область (равнинная или горная) и третья (арабская) – дорожный район. 79

Рисунок 4.2 – Дорожное районирование Украины по грунтово-геологическим условиям В таблицах В.1 – В.5 приведены значения расчетной влажности грунтов в зависимости от глубины залегания грунтовыхвод, состояния поверхностного водоотвода и наличия пористых граничных слоев в дорожной одежде: – в таблице В.1 – при глубоком залегании грунтовых вод, хорошем поверхностном водоотводе и наличии пористых граничных слоев в одежде; – в таблице В.2 – при глубоком залегании грунтовых вод, продолжительном застое воды в боковых канавах и наличии пористых граничных слоев в одежде; – в таблице В.3 – при близком залегании грунтовых вод и наличии пористых граничных слоев в одежде; – в таблице В.4 – при глубоком залегании грунтовых вод, хорошем поверхностном водоотводе и наличии плотных граничных слоев в одежде; – в таблице В.5 – при глубоком залегании грунтовых вод, застое воды в боковых канавах и наличии плотных граничных слоев в одежде. 80

4.4 Задачи и принципы конструирования Основными задачами конструирования дорожной одежды нежесткого типа являются: – выбор типа покрытия; – назначение количества конструктивных слоев основания; – размещение слоев в конструкции и предварительное назначение их толщины; – предварительная оценка необходимости назначения дополнительных морозозащитных мероприятий с учетом дорожноклиматической зоны, типа грунта рабочего слоя земляного полотна и схемы увлажнения рабочего слоя на разных участках; – предварительная оценка необходимости назначения мероприятий по осушению конструкции, а также для повышения ее трещиностойкости; – оценка целесообразности укрепления или улучшения верхней части рабочего слоя земляного полотна. При конструировании дорожной одежды нежесткого типа необходимо руководствоваться следующими принципами: а) тип, вид покрытия и конструкция дорожной одежды в целом должны удовлетворять транспортно-эксплуатационным требованиям, которые относятся к дороге определенной категории, с ожидаемым в перспективе составом и интенсивностью движения, с учетом изменения интенсивности на протяжении заданных межремонтных сроков и предусмотренных условий ремонта и содержания; б) конструкция одежды может быть принята типовой или разработанная индивидуально для каждого участка или ряда участков, которые характеризуются подобными естественными условиями (грунт земляного полотна, условия увлажнения, климат, наличие местных дорожно-строительных материалов и т. п.) с одинаковыми расчетными нагрузками. При выборе конструкции дорожной одежды для данных условий преимущество необходимо отдавать проверенной на практике в данных условиях типовой конструкции; в) в районах, недостаточно обеспеченных стандартными каменными материалами, допускается (при соответствующем обосновании) применять местные каменные материалы, побочные продукты промышленности и грунты, свойства которых могут быть улучшены путем их обработки вяжущими материалами (цементом, битумом, известью, активными золами уноса и др.). Одновременно надо стремиться к созданию наименее материалоемкой конструкции; 81

г) конструкция должна быть технологической и обеспечивать возможность максимальной механизации и автоматизации дорожностроительных процессов. Для достижения этой цели количество слоев и видов материалов в конструкции должно быть минимальным; д) при конструировании необходимо учитывать реальные условия проведения строительных работ (летняя или зимняя технология и др.) и опыт службы дорог в конкретно заданном районе. Конструктивные слои разной прочности в дорожной одежде необходимо располагать в соответствии с эпюрой напряжений: более прочные – сверху, менее прочные – внизу. Модули прочности сопредельных слоев должны отличаться не более, чем в 3 – 5 раз. Водопоглощающая способность слоев должна увеличиваться сверху вниз. Более дорогостоящие слои необходимо назначать меньшей толщины. Менее дорогостоящие – большей. Минимальная рекомендуемая толщина конструктивных слоев, (в сантиметрах): 1. асфальтобетон крупнозернистый ............................................. 10 2. то же, мелкозернистый с размером зерен: – до 20 мм ........................................................................................ 5 – до 15 мм ........................................................................................ 4 – до 10 мм ........................................................................................ 3 а) песчаный. .................................................................................... 3 б) холодный мелкозернистый ........................................................ 5 в) холодный песчаный.................................................................... 3 3. щебневые (гравийные) материалы, обработанные органическими вяжущими ............................................................. 8 4. щебни, обработанные пропиткой .............................................. 8 5. щебеночные и гравийные материалы, не обработанные вяжущими, на песчаном основании.. .......................................... 15 6. то же, на прочном основании (каменном или на укрепленном грунте). ..................................................................................................... 8 7. грунты и малопрочные каменные материалы, обработанные органическими, комплексными или неорганическими вяжущими ... 12 8. грунт повышенной прочности ................................................. 50 С целью обеспечения благоприятных условий работы прикромочных полос дорожной одежды основание следует устраивать на 0,6 м шире проезжей части и укрепительной полосы, а 82

дополнительный нижний слой из песка или другого зернистого материала укладывать на 1 м шире основания или на всю ширину земляного полотна. На автомобильных дорогах I-ІІ категорий кромку дорожной одежды целесообразно укреплять путем установки бортовых камней или плит, или устройства монолитного бортика. 4.5 Конструирование покрытий и оснований капитальных дорожных одежд Капитальные дорожные одежды с асфальтобетонными покрытиями применяются преимущественно на дорогах І, ІІ и ІІІ категорий, на основных внутрихозяйственных дорогах больших промышленных предприятий и важных строительных объектов, а при соответствующих технико-экономических обоснованиях – и на дорогах ІV категории. Тип и материал покрытия намечают в зависимости от категории дороги и ее значения (табл. 4.12). Для покрытия следует применять плотный асфальтобетон I-ІІ марок типов А, Б, В, Г. Для условий дорожно-климатических зон У-I и У-ІІ на дорогах І и ІІ категорий преимущественно следует использовать асфальтобетоны типов Б и Г. Для капитальных дорожных одежд толщину асфальтобетонного покрытия, которое устраивается из сравнительно дорогих материалов, необходимо назначать близкой к минимальной конструктивной. Верхний слой основания капитальных дорожных одежд необходимо устраивать главным образом из монолитных материалов: из пористого асфальтобетона; щебеночных смесей, обработанных битумной эмульсией; из фракционного щебня, обработанного вязким битумом путем пропитки, а также из фракционного щебня, устроенного по принципу расклинки мелким щебнем или гранулированным активным шлаком, укрепленным методом пропитки цементо-песчаной смесью, а также цементобетоном. При конструировании верхних слоев двухслойных и однослойных нежестких покрытий необходимо учитывать категорию дороги и дорожно-климатическое районирование страны по условиям работы асфальтобетонных и дегтебетонных покрытий, приведенных в таблице 4.10, а также вид вяжущего, тип зернового состава, марку асфальтобетона. Общая толщина верхних слоев из материалов, содержащих органическое вяжущее, ориентировочно назначается в зависимости от требуемого модуля упругости (табл. 4.11). 83

Таблица 4.10 – Дорожно-климатическое районирование Украины по условиям работы асфальто- и дегтебетонных покрытий

Годовое количество осадков, мм 2

А-1

550

А-2

500–700

А-3

400–500

А-4

500

А-5

350

А-6

400–450

А-7

400–450

Обозначение района

Административная область или ее части, входящие в район 3 Волынская, Ровенская, Житомирская (северная часть) Львовская, Закарпатская, Ивано-Франковская, Черновицкая, Хмельницкая, Житомирская (южная), Винницкая (северная), Киевская (северо-западная), Тернопольская Киевская (северо-восточная), Черниговская, Сумская, Черкасская (восточная), Полтавская, Харьковская (северная) Винницкая (южная), Черкасская (западная), Киевская (южная), Кировоградская (северная), Днепропетровская (северозападная), Одесская (северная) Николаевская, Одесская (южная), Кировоградская (южная), Днепропетровская (юго-западная) Днепропетровская (восточная), Донецкая, Луганская, Харьковская (южная) Республика Крым, Херсонская, Запорожская

Таблица 4.11 – Толщина верхних слоев в зависимости от требуемого модуля упругости Требуемый модуль упругости, МПа Толщина слоя, см

До 125 4–6

125 –180 180 – 220 220 – 250 250 –300 7 –12

12 – 18

18 – 22

22 – 24

А*, Б, Г

БНД 60/90 БНД 90/130

А–1

А–5

А–4

А–3

А–2

ІІ

ІІІ

А*, Б, Г

БНД 60/90 БНД 90/130

БНД 40/60 БНД 60/90

А*, Б, Г

БНД 60/90 БНД 90/130 –

А*, Б, Г

БНД 60/90 БНД 90/130

БНД 130/200

–

БНД 90/130

–

А*, Б, Г, (В)

А*, Б, Г,(В)

Б*, В, Г

Б*, В, Г, Д

А*, Б, Г, (В)

Б*, В, Г

А*, Б, Г, (В)

I (ІІ)

А*, Б, Г, (В, Д)

Б, В, (Г, Д)

Б, В

Б, В, Г, Д

Б*, Г, (В,Д)

Б, Г, В, Д

Б, Г, (В, Д)

ІІ

Б,В,Г,

Б,В,Г, (Д)

Б, В

Б,В,Г, (Д)

Б, Г, Г

Б, Г, Д (Д)

ІІІ

Тип Марка Тип Марка Марка Тип Марка Тип асфаль- асфаль- асфаль- афаль- асфаль- асфаль- асфаль- асфальтобетона тобетона тобетона тобетона тобетона тобетона тобетона тобетона

Марка битума

Обозначение района

Категория дороги

Таблица 4.12 – Рациональные типы и марки асфальтобетона для разных регионов Украины и категорий дорог

Б, Г

БНД 90/130 А*, Б, Г БНД 30/200

БНД 60/90 БНД 60/90

2 3 БНД 40/60 А*, Б, Г БНД 60/90

А*, Б, Г, (В)

Б, Г, (В)

5 А*, Б, Г, (В)

I (ІІ)

Б, Г, (В,Д)

Б*, (В,Д)

7 Б, Г, (В,Д)

ІІ

Б*, (В, Д)

ІІІ

Примечания: 1 В смесях типа А* содержимое щебней 50 – 55 %. 2 В смесях типа Б* содержимое щебней 35 – 45 %. 3 Использование типов и марок асфальтобетонов, которые размещены в скобках, менее целесообразно. 4 Для дорог ІІІ и IV категорий на участках с легкими условиями движения допускается устройство покрытий из асфальтобетонных смесей типов В и Д. такие покрытия рекомендуется так-же предусматривать на велосипедных и пешеходных дорожках, на площадках павильонов возле остановок автобусов, на территории автозаправочных станций, площадках отдыха и т. п.

А–7

А–6

Продолжение таблицы 4.12

Основание

Горячая пористая асфальтобетонная смесь марки ІІ. Горячая пористая дегтебетонная смесь марки І

Горячая пористая асфальтобетонная смесь марки ІІ. Горячая пористая дегтебетонная смесь марки І. Горячая высокопористая смесь.

Горячая пористая дьогтебетонна смесь марки І. Каменный материал, обработанный орга-ночным вяжущим. Горячая

Таблица 4.13 – Рациональные типы асфальто- и дегтебетонных смесей для устройства нижнего Категория дороги Название слоя І ІІ ІІІ IV Крупнозернист Крупнозернистая Крупнозернистая Крупнозернистая ая горячая горячая плотная горячая плотная горячая плотная асфаасфальтобетонная асфальтобетонная асфальтобетонная льтобетонная смесь типа А и Б смесь типа А и Б смесь типа А и Б смесь марки ІІ, непрерывного состава непрерывного марки ІІ и пористая ІІІ. Горячая марки І состава асфальтобетонная пористая Нижний слой Крупнозернистая смесь марки ІІ. дегтебетонная покрытия горячая плотная Деегтебетонная смесь марки ІІ. асфальтобетонная плотная и пористая Каменный материал, непрерывного горячая смесь обработанный состава І и ІІ марки органическим вяжущим.

1 – средне- или мелкозернистый асфальтобетон 1 марки; 2 – крупнозернистый пористый асфальтобетон или дегтебетон; 3 – щебни, укрепленные цементом, битумом или комплексным вяжущим; 4 – грунт повышенной плотности; 5 – грунт, укрепленный неорганическим вяжущим; 6 – песок, гравий, шлаки (дополнительный пласт основы); 7 – щебни с расклинкой; 8 – цементобетон низких классов; 9 – грунт и материалы, укрепленные комплексным вяжущим или активной золой-выносом; 10 – гравий, укрепленный цементом; 11 – гравий, укрепленный малыми добавками цемента, или грунт, обработанный редким вяжущим; 12 – гравийная смесь с добавками дробленого щебня; 13 – пенопласт; 14 – конструктивный теплоизоляционный слой из цементогрунта с легким заполнителем Рисунок 4.3 – Конструкции капитальных одежд дорог І-ІІ категорий

4.6 Конструирование покрытий и оснований облегченных и переходных дорожных одежд Дорожные одежды облегченного типа с усовершенствованными покрытиями (асфальтобетонные, из черного щебня, из щебня, обработанного вяжущим способом пропитки, из щебенисто-песчаных смесей, обработанных органическим или минеральным вяжущим, из песчаных или супесчаных грунтов, обработанных органическим или минеральным вяжущим) целесообразно применять на дорогах ІІІ, ІV категорий, а также при стадийном строительстве дорожных одежд на дорогах ІІ категории. Предварительно толщину покрытия из асфальтобетона для облегченных дорожных одежд необходимо назначать от 4 до 6 см, а при использовании других, вышеперечисленных, материалов – от 6 до 8 см. Основания для облегченных дорожных одежд с усовершенствованным покрытием назначают из монолитных или зернистых материалов. При этом на дорогах ІІІ и ІV категорий основание дорожной одежды целесообразно устраивать из черного щебня; щебенисто-пес-чаных смесей, обработанных эмульсией и другими вяжущими; разных материалов и грунтов, а также побочных продуктов промышленности, которые обработаны неорганическими или комплексными вяжущими; щебеночных и щебенисто-гравийных смесей. Дорожные одежды с покрытиями переходного типа (щебеночные и гравийные, укрепленные органическими, неорганическими или комплексными вяжущими) целесообразно предусматривать на дорогах ІV и V категорий, а также при стадийном строительстве дорожной одежды на дорогах ІІІ категории. При проектировании дорожных одежд переходного типа следует стремиться, чтобы дорожная одежда состояла из одного или двух слоев. Для покрытий, устраиваемых способом заклинки, применяют фракционные щебни из прочных горных пород, щебни из горнорудных отходов и щебни из малоактивных металлургических шлаков, отвечающие требованиям нормативных документов. Примеры конструкций из облегченных одежд для дорог ІІІ-ІV категорий приведены на рисунке 4.4, а с переходными типами покрытия для дорог ІV-V категорий – на рисунке 4.5.

1 – асфальтобетон мелкозернистый ІІ-ІІІ марок; 2 – крупнозернистый асфальтобетон или фракционированный щебень (гравий), обработанный битумом; 3 – подобранная щебеночная (гравийная) смесь, щебни с расклинкой; 4 – грунт, укрепленный неорганическим вяжущим; 5 – грунт повышенной плотности; 6 – песок, гравий, шлаки; 7 – щебень, обработанный органическим вяжущим в установке; 8 – грунт или материал, обработанный комплексным вяжущим; 9 – грунт или слабоукрепленный каменный материал, обработанный органическим вяжущим; 10 – грунт повышенной плотности Рисунок 4.4 – Конструкции облегченных одежд дорог ІІІ-ІV категорий

1 – поверхностная обработка; 2 – подобранные гравийные или песчаные материалы укреплены портландцементом; 3 – песок, гравий, шлаки; 4 – грунт повышенной плотности; 5 – грунт, укрепленный неорганическим или жидким органическим вяжущим; 6 – щебни; 7 – гравийная смесь; 8 – гравийная смесь из некондиционных материалов, укрепленных малыми дозами цемента; 9 – гравийно-песчаная смесь; 10 – грунт с добавлением щебня Рисунок 4.5 – Конструкции одежд дорог ІV-V категорий с переходными типами покрытия 4.7 Расчеты дорожной одежды по допустимому упругому прогибу Конструкция дорожной одежды отвечает требованиям надежности и прочности по критерию упругого прогиба, если выполняется условие прочности К пр 

Еобщ , Етр

(4.9)

где

К пр

– коэффициент прочности дорожной одежды,

зависящий от уровня надежности, типа дорожной одежды и критерия предельного состояния, по которому рассчитывается дорожная одежда (табл. 4.14); Еобщ – общий модуль упругости конструкции, МПа; Етр – требуемый модуль упругости (по (4.6) – (4.8) или

табл. 4.9). Таблица 4.14 – Значения коэффициентов надежности и прочности Коэффи Катего Тип циент рия дорожного надеждороги покрытия ности, Кн І-а І-б, ІІ ІІІ IV V

Капитальный Капитальный Капитальный Облегченный Переходный

0,97 0,95 0,90 0,85 0,75

Коэффициент прочности, Кцр, по критерию предельного состояния

Характе ристика надежно изгиб Сдвиг в сти,  монолитных упругий несвязных прогиб слоев слоях 1,875 1,39 1,50 1,51 1,645 1,35 1,43 1,48 1,280 1,29 1,33 1,40 1,035 1,27 1,29 1,38 0,68 1,19 1,23 1,25

Расчеты дорожной одежды по предельному упругому прогибу ведутся с помощью номограммы (рис. 4.6), которой между собой связаны три отношения: h/D, Е2/Е1 и Еобщ/Е1. При известных двух отношениях по номограмме можно найти третье. Расчеты могут вестись тремя способами: снизу вверх – при определении общего модуля упругости конструкции; сверху вниз – при определении толщины нижнего слоя конструкции; комбинированным способом – при определении толщины промежуточного слоя. На номограмме (рис. 4.6): Е1 – модуль упругости верхнего слоя; Е2 – общий модуль упругости подстилающих слоев или модуль упругости подстилающего грунта. 92

Рисунок 4.6 – Номограмма для расчетов дорожной одежды по допустимому упругому прогибу Расчетные значения модулей упругости материалов конструктивных слоев назначают по приложению Г. Расчетное значение модуля упругости подстилающего грунта назначают согласно п. 4.3 по приложению В. Значение модуля упругости материалов, которые содержат органическое вяжущее при расчетах по допустимому упругому прогибу необходимо принимать во всех климатических зонах при температуре 10 °С по таблице Г. 2 приложения Г. Для определения Еобщ (расчеты снизу вверх) на номограмме проводится вертикаль из точки на горизонтальной оси, отвечающей значению h/D, и горизонтальная прямая из точки на вертикальной оси, отвечающей отношению Е2/Е1. Точка пересечения этих прямых дает искомое значение отношения Еобщ/Е1. Зная величину Е1, вычисляют Еобщ.

При проведении расчетов «сверху вниз» предельное значение Еобщ находят из формулы (4.9): Еобщ  К пр  Етр .

(4.10)

На первом шаге расчетов по известным Етр, Е1 и h находят общий модуль упругости на поверхности нижерасположенных слоев Е2. Для определения Е2 на номограмме проводится вертикальный луч из точки на горизонтальной оси, которая отвечает значению h/D к кривой, отвечающей отношению Еобщ/Е1. Дальше луч поворачивают на 90° и проводят горизонталь к вертикальной оси, где находят отношение Е2/Е1, из которого находят искомое значение Е2. Для нахождения толщины слоя на номограмме проводится горизонталь из точки на вертикальной оси, отвечающей отношению общего модуля упругости на поверхности нижерасположенных слоев к модулю упругости слоя (Е2/Е1). В точке пересечения горизонтали с кривой, отвечающей отношению общего модуля упругости на поверхности слоя к модулю упругости слоя (Еобщ/Е1), проводят вертикаль к горизонтальной оси, где находят отношение h/D, из которого находят искомую толщину слоя h. При определении толщины промежуточного слоя используются приемы расчетов методом «снизу вверх» и «сверху вниз». Многослойная конструкция дорожной одежды для расчетов по номограмме (рис. 4.6) всегда приводится к двухслойной конструкции путем отбрасывания верхних лишних слоев, или заменой нижних слоев эквивалентным слоем. 4.8 Расчеты дорожной одежды на сдвиг в подстилающем грунте земляного полотна и в слоях из слабосвязных материалов Дорожную одежду проектируют из расчетов, чтобы под действием кратковременных или длительно действующих нагрузок в подстилающем грунте и слабосвязных слоях за срок службы не возникали недопустимые остаточные деформации сдвига. Деформации сдвига в конструкции не будут накапливаться, если будет обеспечено условие:

К пр 

Т гр Та

(4.11)

где К пр – необходимое минимальное значение коэффициента прочности, назначаемое по табл. 4.13; Т а – расчетное активное напряжение сдвига (часть сдвигающего напряжения, не погашенная внутренним трением) в расчетной (наиболее опасной точке конструкции) от действующей временной нагрузки; Т гр – предельная величина активного напряжения сдвига (в той самой точке), превышение которой вызывает нарушение прочности на сдвиг. Активные напряжения сдвига ( Т а ), действующие в грунте или песчаном слое, определяют по формуле Т а  н  р ,

(4.12)

где  н – удельное активное напряжение сдвига от одиночной нагрузки, определяемое при помощи номограмм (рис. 4.7 и 4.8); р – расчетное удельное давление от колеса на покрытие (табл. 4.2). При практических расчетах многослойную дорожную конструкцию приводят к двухслойной расчетной модели. При расчете дорожной конструкции на сдвиг в подстилающем грунте земляного полотна в качестве нижнего слоя принимают грунт (с его характеристиками), а в качестве верхнего – всю дорожную одежду. Толщину верхнего слоя hn принимают равной сумме толщин слоев одежды (hn = hі). Модуль упругости верхнего слоя модели рассчитывают по формуле n n Еср   Еі hi /  hi , i 1 i 1

где n – количество слоев дорожной одежды; Еі – модуль упругости i-го слоя; hi – толщина i-го слоя .

(4.13)

Рисунок 4.7 – Номограмма к определению активного напряжения сдвига от временной нагрузки в нижнем слое двухслойной системы (при hn/D = 02,0)

Рисунок 4.8 – Номограмма для определения активного напряжения сдвига от временной нагрузки в нижнем слое двухслойной системы ( при hn/D = 0 ÷ 4,0)

При расчете на сдвиг в песчаном слое основания ему присваивают обычные характеристики песчаного слоя (φn, Cn), а модуль упругости принимают равным общему модулю на его поверхности (расчетами «снизу вверх»). Толщину верхнего слоя модели принимают равной общей толщине слоев, лежащих над песчаным слоем, а модуль упругости Ев рассчитывают как средневзвешенное значение для этих слоев по формуле (4.13). При расчете нижних слоев дорожных одежд по условию сдвигоустойчивости значение модулей упругости определяют при температурах: в дорожно-климатических зонах У-І и У-ІІ – 20 °С, в зоне У-ІІІ – 30 °С, в зоне У-ІV – 40 °С. Значение динамического модуля упругости асфальтобетонов, в соответствии с составом, маркой битума и температурой, приведены в табл. В.2, а статического – в табл. В.3. Предельное активное напряжение сдвига Тгр в грунте рабочего слоя (или в песчаном материале промежуточного слоя) определяют по формуле Т гр = С N k g + 0 ,1  cp Z on tg ,

(4.14)

где С N – сцепление в грунте земляного полотна (или в промежуточном песчаном слое), МПа; для песчаных грунтов принимается по таблице 4.15, для супесей, суглинков и глин С N рассчитывается по формуле С N  С  k NC ,

–

коэффициент,

учитывающий

(4.15) особенности

работы

конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания. При устройстве нижнего слоя из укрепленных материалов, а также, если на границе «основание – песчаный слой» укладывется геотекстильная прослойка, необходимо значение kg принимать равным: – 4,5 – при использовании в песчаном слое крупного песка; – 4,0 – при использовании в песчаном слое песка средней крупности; – 3,0 – при использовании в песчаном слое мелкого песка; – 1,0 – во всех других случаях; Z on – глубина размещения поверхности слоя, проверяемого на сдвиг, от верха конструкции, см; 98

 cp – средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев,

расположенных выше неустойчивого слоя, кг/см3. Допускается принять  cp = 0,002 кг/см3; φ – расчетная величина угла внутреннего трения материала слоя, определяется для песчаных грунтов по табл. 4.15 при Np = 1, для супесей, суглинков и глин по табл. В.7 приложения В. При пользовании номограммами (рис. 4.7 и 4.8) в качестве расчетного угла внутреннего трения в песчаном слое принимают угол, полученный по табл. 4.15 при соответствующем значении Np. Для супесков, суглинков и глин расчетный угол внутреннего трения рассчитывают по формуле  N    k N ,

(4.16)

где k N – коэффициент перерасчета угла внутреннего трения в зависимости от Np принимается по табл. В.8 приложения В. В формуле (4.15) k NC – коэффициент перерасчета сцепления в грунте (или в песчаном материале промежуточного слоя) в зависимости от Np, принимается по табл. В.8 приложения В. Номограммы для определения активного напряжения сдвига связывают между собой отношение hn/D (верхняя шкала по горизонтальной оси), отношение Ев/Ен (на кривых), угол внутреннего трения φ (φн) (на лучах) и удельное активное напряжение  н (нижняя шкала по горизонтальной оси). Для определения  н на номограмме проводят вертикаль из точки на верхней горизонтальной шкале, отвечающей значению hn/D. В точке пересечения этой вертикали с кривой, отвечающей значению Ев/Ен, проводят горизонталь до пересечения с лучом, отвечающим углу внутреннего трения φ (φн). С точки пересечения на луче опускают вертикаль на нижнюю шкалу горизонтальной оси, где и находят неизвестное н . Если условие прочности (4.11) не выполняется, необходимо или увеличить толщину одного или нескольких слоев одежды и тем самым увеличить отношение hn/D, или увеличить Еср путем замены материала какого-нибудь слоя материалом с более высоким модулем Еі, или заменить, или укрепить грунт земляного полотна. 99

Таблица 4.15 – Расчетные значения угла внутреннего трения и сцепления песчаных грунтов и песков конструктивных слоев в зависимости от расчетного количества приложений нагрузок (Np)

Тип грунта

1. Песок крупный с содержимым пылевато-глинистой фракции: 0%

Сцепление, МПа и угол внутреннего трения, град, при суммарном числе приложений нагрузки (Np) 1 103 104 105 106 35 0,004 34 0,005

33 0,003 31 0,004

32 0,003 30 0,004

31 0,003 29 0,003

29 0,003 28 0,003

2. Песок средней крупности с содержимым пылевато-глинистой фракции: 32 0% 0,004 33 5% 0,005

30 0,004 31 0,005

29 0,004 30 0,005

28 0,003 28 0,003

27 0,002 26 0,002

28 0,003 27 0,004 27 0,005

27 0,002 26 0,004 26 0,004

26 0,002 25 0,003 25 0,003

25 0,002 24 0,003 23 0,002

3. Песок мелкий с содержимым пылевато-глинистой фракции: 0% 5% 8%

31 0,003 31 0,005 31 0,005

Примечания: 1 Значения характеристик представлены для условий полного заполнения пор водой. 2 В числителе – угол внутреннего трения в градусах, в знаменателе – сцепление в МПа. 3 При Np > 106 расчетные значения φ и С следует принимать из столбика «106».

100

4.9 Расчеты монолитных слоев на растяжение при изгибе В монолитных слоях дорожной одежды (из асфальтобетона, дегтебетона, полимерасфальтобетона, материалов и грунтов, укрепленных комплексными и неорганическими вяжущими и др.) напряжения, возникающие при прогибе одежды под действием повторных кратковременных нагрузок, не должны вызывать нарушение структуры материала и приводить к образованию трещин, то есть должно быть обеспечено выполнение условия R К пр  изг , σr

(4.17)

где К пр – необходимый коэффициент прочности с учетом заданного уровня надежности (табл. 4.14); Rизг – предельно допустимое напряжение растяжения материала слоя с учетом усталости; σ r – наибольшее напряжение растяжения в рассматриваемом слое, устанавливаемое расчетами по формуле σ r  σr  р  К б ,

(4.18)

где р – расчетная давления на покрытие, МПа (табл. 4.2); К б – коэффициент, учитывающий особенности напряженного состояния покрытия под колесом автомобиля со спаренными баллонами. Как правило, К б  0,85 , но при расчете покрытия на особые нагрузки (колесо с одним баллоном) и при расчете на изгиб промежуточного слоя К б = 1,0; σ r – удельное напряжение растяжения от единичной нагрузки, определяется по номограммам (рис. 4.9, 4.10). Допустимое растягивающее напряжение при изгибе асфальтобетона принимается равным расчетному сопротивлению растяжения при изгибе с учетом повторного действия нагрузок и определяется по формуле Rизг  R лаб  k m k knkТ ,

(4.19)

где Rлаб – лабораторное значение границы прочности на растяжение при изгибе при одноразовом приложении нагрузки (принимается по табл. Г.1 приложения Г для асфальтобетонов и табл. Г.4, Г.6 – для других материалов); 101

kт – коэффициент, учитывающий снижение прочности материала во времени от действия погодно-климатических условий (табл. 4.16); kT – коэффициент, учитывающий кратковременность и повторность нагрузок на дороге (табл. 4.17); kkn – коэффициент, учитывающий снижение прочности материала в конструкции в результате температурно-усадочных влияний: 1 kkn  kпр ( N p ) m , 

(4.20)

где knp – коэффициент, учитывающий влияние повторных нагрузок в нерасчетный период (принимается по табл. Г.1 приложения Г); m – показатель усталости (принимается по табл. Г.1 приложения Г); Nр – суммарное количество проездов расчетной нагрузки за срок службы дорожной одежды по (4.3). Таблица 4.16 – Значение коэффициента km № п/п 1. 2.

3. 4.

Материал пласта, который рассчитывается Полимерасфальтобетон Асфальтобетон: – І марки – ІІ марки Асфальтобетон пористый Асфальтобетон высокопористый

km 1,00 0,95 0,90 0,75 0,70

Таблица 4.17 – Значение коэффициента kт № п/п 1. 2.

3. 4.

Материал рассчитываемого слоя Полимерасфальтобетон Асфальтобетон: – І марки – ІІ марки Асфальтобетон пористый Асфальтобетон высокопористый 102

kТ 0,90 0,85 0,80 0,80 0,75

Рисунок 4.9 – Номограмма для определения растягивающего напряжения σr в верхнем монолитном слое дорожной одежды

103

Рисунок 4.10 – Номограмма для определения растягивающего напряжения σr при изгибе от единичной нагрузки в промежуточном монолитном слое дорожной одежды В проектировании дорожных одежд встречаются два характерных случая: 1) монолитный слой или несколько сопредельных слоев из однотипных монолитных материалов 104

находятся в верхней части дорожной одежды – это асфальтобетонные и подобные им покрытия, асфальтобетонные основания, расположенные непосредственно под асфальтобетонным покрытием; 2) монолитный слой, расположенный в толще дорожной одежды – разного рода монолитные основания. Расчетные модули упругости слоев из материалов, содержащих органическое вяжущее, принимают при температуре 0°С. Покрытия из асфальтобетона и дегтебетона рассчитывают на растяжение при изгибе с помощью номограммы (рис. 4.8). Номограмма связывает относительную толщину покрытия h1/D (горизонтальная ось) и отношение модуля упругости материала покрытия к общему модулю на поверхности основания Е1/Еобщ.осн (кривые на номограмме) с максимальным напряжением растяжения от единичной нагрузки σ r (вертикальная ось). При расчете на изгиб слоев асфальтобетонного основания, подстилающего асфальтобетонное покрытие, необходимо весь пакет слоев из асфальтобетона принимать как один эквивалентный слой. В этом случае модуль упругости эквивалентного слоя толщиной, равной общей толщине пакета, необходимо определять по формуле (4.13), а рассчитывать на выполнение неравенства (4.17) в нижнем слое асфальтобетонного основания (Rлаб. в формуле (4.19) принимается для нижнего слоя). Промежуточные монолитные слои одежды можно рассчитывать по номограмме (рис. 4.10). При этом многослойную конструкцию предварительно нужно привести к трехслойной, где средним будет монолитный рассчитываемый слой (см. слой 2 на рис. 4.10). Номограмма связывает относительную толщину двух верхних слоев трехслойной системы (h1 + h2)/D и растягивающее напряжение σ r от единичной нагрузки в нижней точке рассчитываемого слоя, под центром нагруженной площадки (где эти напряжения достигают максимального значения) при разных соотношениях модулей упругости слоев Е1/Е2 (кривые на номограмме) и Е2 / Еэкв.осн . (лучи на номограмме). Полное значение растягивающих напряжений r вычисляется по формуле (4.18). При пользовании номограммой (рис. 4.9) из точки на горизонтальной оси, отвечающей отношению h1/D, проводят вертикаль до кривой с известным отношением Е1/Еобщ.осн., а из точки пересечения 105

проводят горизонталь до вертикальной оси, где находят σ r . При пользовании номограммой (рис. 4.10) из точки на верхней горизонтальной оси, отвечающей отношению hі /D, проводят вертикаль до кривой с известным отношением Е1/Е2, а из точки пересечения проводят горизонтальную прямую до луча, отвечающего отношению Е1/Еобщ.осн., откуда опускают перпендикуляр на нижнюю горизонтальную ось, где находят σ r . После определения полного растягивающего напряжения по формуле (4.18) и допустимого растягивающего напряжения по формуле (4.19) проверяют выполнение условия (4.17). Если условие (4.17) не выполняется, необходимо увеличивать прочность подстилающих слоев или увеличивать толщину расчетных слоев, или выполнить одно и другое. 4.10 Расчеты дорожной одежды на морозоустойчивость Целью расчетов конструкции дорожной одежды на морозоустойчивость является обеспечение необходимой стойкости дорожного покрытия против нарушения ровности при неравномерном набухании грунтов земляного полотна, то есть недопущение появления деформаций от морозного пучения, которые превышают допустимые. Для устройства дополнительных морозозащитных слоев применяют стабильные зернистые материалы, грунты, укрепленные органическими и неорганическими вяжущими, нетканые синтетические материалы, а также грунты с низкой степенью пучения І и ІІ группы по таблице 4.18. Дорожная конструкция не нуждается в специальных мероприятиях по защите от действия мороза: а) в районах с глубиной промерзания меньше 0,7 м; б) при земляном полотне, которое устроено на всю глубину промерзания из непучинистых или слабопучинистых грунтов (таблица 4.18); в) в случаях, когда необходимая по условиям прочности толщина дорожной одежды превышает 2/3 глубины промерзания; г) на участках с 1-м типом местности по увлажнению, за исключением участков с капитальной дорожной одеждой при пылеватых суглинках, супесчаных грунтах земляного полотна, если не предусмотрены мероприятия по уменьшению проникания воды в дорожную конструкцию. 106

Таблица 4.18 – Классификация пучинистости при замерзании

Вид грунта

грунтов

по

степени

Среднее значение Группа относительной Степень пучинистости пучинистости по пучипри нистости промерзании до о 1,5 м, % lпуч

1 2 3 4 І 1 Песок гравелистый, круп- непучинистый 1 но- и среднезернистый с содержанием частичек <0, 05 мм до 2 % ІІ 1–2 Песок гравелистый, крупно- слабопучи2–4 и среднезернистый с содер- нистый жанием частичек <0, 05 мм до 15 % и песок мелкозернистый с содержанием частичек <0, 05 мм до 2 % ІІІ 2–4 Суглинок непылеватый и пучинистый 4–6 глина ІV 4–6 Песок пылеватый; супесь очень 6–8 песчанистая; суглинок пучинистый тяжелый пылеватый V 6–8 Супесок пылеватый; сугли- чрезмерно 8–10 нок легкий пылеватый пучинистый Примечания: 1 В четвертой колонке над чертой приведена величина вспучивания при 1-м типе местности по увлажнению, под чертой – при 2-м и 3-м типах. 2 Таблица 4.18 составлена согласно таблице 4.2 ВБН В.2.3-218-186-4:2004. Зимнее вспучивание существенно не влияет на ровность покрытия и долговечность дорожной одежды, если общее поднятие проезжей части в процессе промерзания конструкции не превышает следующих значений lдоп (в сантиметрах), в зависимости от типа дорожной одежды: 107

а) капитальный – 4; б) облегченный – 6; в) переходный – 10. Дорожная одежда отвечает требованиям морозоустойчивости, если выполняется условие lпуч  lдоп ,

(4.21)

где lпуч – фактическая величина пучения; lдоп – допустимая величина морозного пучения. Расчеты дорожной одежды на морозоустойчивость выполняют с помощью номограммы (рис. 4.11), которая связывает между собой отношения: Z1/Zр (горизонтальная ось), Zр/Н (кривые) и lпуч α о / ВZ р (вертикальная ось). Величину пучения находят по формуле lпуч 

где

lпуч α о ВZ р

lпучαо ВZ p ,  ВZ p αo

(4.22)

– отношение, полученное по номограмме (рис.4.11);

α о – климатический показатель, см2/сутки; Z p – расчетная глубина промерзания, определяемая по формуле Z p  ZH  ,

(4.23)

где Z H – нормативная глубина промерзания (см), определяемая по рисунку 4.12;  – поправка, которую вводят в зависимости от Z H : Z H , см 70 80 90 100 110 120 , см 10 15 20 30 40 45 В – комплексная характеристика грунта по степени набухания, определяемая по формуле: В

о lпуч 2

108

(4.24)

где

о lпуч 2

– среднее значение относительной пучинистости

(табл. 4.18). Для супесей, мелких и пылеватых песков полученные по карте значения Z H следует увеличить на 20 %. Климатический показатель о (см2/сутки) определяют по карте изолиний (рис. 4.12) или используя зависимость Z αо  н . 1,8

(4.25)

Эквивалентную (по отношению к щебням из прочных пород) толщину дорожной одежды Z1 определяют по формуле Z1  h1  ε1  h2  ε 2  h3  ε3  ...  hn  ε n ,

(4.26)

где h1, h2, …, hn – толщины конструктивных слоев, см; 1, 2, ..., n – эквиваленты теплотехнических свойств материалов по отношению к уплотненному щебню (табл. Г.8 приложения Г). Зная расчетную глубину залегания уровня грунтовых вод Н, с помощью номограммы (рис. 4.11) можно найти значение любого из параметров при известных остальных. Для расчитанной на прочность конструкции дорожной одежды возможное поднятие поверхности покрытия lпуч находят по формуле (4.22) в следующей последовательности: а) находят эквивалентную толщину дорожной одежды по формуле (4.26) и отношение Z1/Zр; б) находят отношение расчетной глубины промерзания (Zр) к глубине залегания грунтовых вод (Н); в) пользуясь номограммой (рис. 4.11), находят отношение lпуч  0 , для чего из точки на горизонтальной оси, которая BZ p

отвечает отношению Z1/Zр, проводят вертикаль до пересечения с кривой, отвечающей отношению Zр/Н, откуда проводят горизонталь к l  вертикальной оси, отвечающей отношению пуч 0 B Z . p

Для

нахождения

общей

толщины 109

слоев

из стабильных

l  материалов Z1 необходимо рассчитать отношение пуч 0 B Z

при

lпуч  lдоп , найти его значение на вертикальной оси номограммы,

провести горизонтальную прямую до пересечения с кривой, отвечающей отношению расчетной глубины промерзания Zр к расчетной глубине залегания уровня грунтовых вод Н (Zр/Н) и, повернув эту прямую на 90° вниз до горизонтальной оси, получить значение отношения Z1/Zр, откуда, зная Zр, определить Z1.

1,8

l пуч 0 BZp 2,0

Глубина промерзания

1,6

УГВ

1,4

Z p /H=1

1,2

0,95

1,0 0,90 0,8

0,85

0,6

0,80

0,75 0,70 0,60 0,65 0,50 0,55 0,2 0,40

0,4

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

Z1 Zp 1,0

Рисунок 4.11 – Номограмма для расчетов конструкции на морозоустойчивость Если условие морозоустойчивости (4.21) не выполняется, необходимо предусматривать меры, повышающие морозоустойчивость дорожной одежды: 110

а) заменить пучинистые грунты на непучинистые или слабо пучинистые (табл. 4.18); б) обеспечить необходимое превышение покрытия над уровнем грунтовой воды; в) устраивать морозозащитные слои из стабильных материалов, которые не меняют своего объема при промерзании в увлажненном состоянии (щебни, гравий, шлаки), или теплоизоляционных слоев, уменьшающих глубину промерзания земляного полотна (керамзит, керамдор, пенопласт, полистирол); г) понизить уровень грунтовой воды путем устройства дренажей; д) устраивать капиляропрерывающие и гидроизолирующие прослойки из синтетических материалов (геотекстиля); е) увеличить толщину дорожной одежды или применять в основании слои из шлаков или пористых каменных материалов с малым коэффициентом теплопроводности. Во время строительства или реконструкции автомобильных дорог необходимо обеспечить надлежащий поверхностный водоотвод из близлежащей местности с необходимым продольным (не менее, чем 5 ‰) и поперечным уклоном водоотводных сооружений.

- - - - - - - - – климатический коэффициент  О Рисунок 4.12 – Нормативные глубины промерзания Z глинистых и суглинистых грунтов 111

4.11 Сравнение вариантов дорожной одежды Сравнение однотипных вариантов дорожной одежды проводится по стоимости строительства 1 м2, определяемой по формуле n K 0   Ci  hi , i 1

(4.27)

где Ci – стоимость i-го слоя, толщиной 1 см (приложение Д), hi – толщина i-го слоя. Сравнение разнотипных вариантов дорожной одежды необходимо вести по суммарным затратам, приведенным к исходному году, которые могут быть определены по формуле   n Eн  1  Pпр    К0   К кр   tкр  Eнп 1   (1  Енп ) tn m 1 1   Cср    Cnp  , tср t (1  Eнn ) 1 1 (1  Енп )

(4.28)

где Ен = 0,12 – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; Енп= 0,08 – нормативный коэффициент приведения; Ккр – затраты на капитальный ремонт; tкр – год выполнения капитального ремонта (табл. 4.4); n – количество капитальных ремонтов за срок сравнения; Сср – затраты на средний ремонт; m – количество средних ремонтов за срок сравнения; Спр – затраты на текущий ремонт и содержание; tсер – год выполнения среднего ремонта (табл. 4.4); tn – срок сравнения вариантов; t – период времени от года приведения затрат к году, когда эти затраты выполняются. Затраты К кр , Сср , Спр определяются в долях от затрат на новое строительство (табл. 4.19). Коэффициенты приведения затрат 1 / (1  Енп )t и их сумма определяются по табл. 4.20. 112

Таблица 4.19 – Расчетные показатели затрат на капитальный, средний и текущий ремонты и содержание дорожной одежды и обочин Кате гория дороги

Покрытие

І, ІІ

Цементобетонное Асфальтобетонное ІІІ Асфальтобетонное Щебеночное, обработанное битумом, поверхностной обработкой ІV,V Гравийное, обработанное битумом на месте, с поверхностной обработкой Щебеночное с двойной поверхностной обработкой

Норма затрат на один ремонт, % от стоимости строительства текущий и капитальсредний содержание за ный год 34,2 4,1 0,3155 42,0 5,1 0,549 43,2 1,0 0,715 48,7

7,9

0,9781

49,6

8,4

1,915

53,1

9,0

1,59

Таблица 4.20 – Коэффициенты для приведения затрат t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 (1  Eнп )t

0,926 0,858 0,794 0,735 0,681 0,630 0,583 0,540 0,500 0,463



1 (1  Eнп )t

0,926 1,784 2,578 3,313 3,994 4,624 5,207 5,747 6,247 6,710

t 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 113

1 (1  Eнп )t

0,429 0,397 0,368 0,340 0,315 0,292 0,270 0,250 0,232 0,215



1 (1  E нп ) t

7,319 7,536 7,904 8,244 8,559 8,851 9,121 9,371 9,603 9,818

Вопросы для контроля и самоконтроля знаний 1. Типы нежестких дорожных одежд и области их использования. 2. Расчетные нормативные нагрузки, принимаемые при проектировании нежесткой дорожной одежды. 3. Перспективная интенсивность движения, на которую ведут расчеты дорожной одежды нежесткого типа. 4. Требуемый модуль упругости и методика его определения. 5. Основные задачи и принципы конструирования дорожной одежды. 6. Примеры конструкции капитальных одежд нежесткого типа. 7. Примеры конструкции облегченных одежд нежесткого типа. 8. Примеры конструкции дорожной одежды с переходными типами покрытия. 9. Порядок расчетов дорожной одежды по допустимому упругому прогибу. 10. Порядок расчетов дорожной одежды из условия сдвигоустойчивости земляного полотна и слоев из слабосвязных материалов. 11. Порядок расчетов монолитных слоев на растяжение при изгибе. 12. Порядок расчетов дорожной одежды на морозоустойчивость. 13. В каких случаях дорожная одежда не рассчитывается на морозоустойчивость? 14. Методы сравнения вариантов дорожной одежды. 15. Что такое коэффициент приведения затрат? 16. Какие виды транспорта учитываются при проектировании дорожной одежды нежесткого типа?

114

5 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ 5.1 Определение отметок земли по оси дороги Проектирование продольного профиля автомобильной дороги включает в себя: – определение и подготовку исходных данных для проектирования; – нанесение линии поверхности земли по оси дороги и проектной линии соответственно с основными требованиями к ней; – расчеты элементов проектной линии с определением проектных и рабочих отметок, местоположения и отметок точек перехода насыпей в выемки и наоборот; описание проектной линии; – оформление продольного профиля. Исходными данными для проектирования продольного профиля дороги являются: нормы и ограничения, предусмотренные ДБН В.2.34:2007[3]; вычерченный продольный профиль поверхности земли по оси дороги; рекомендуемые рабочие отметки; контрольные точки проектной линии. Для построения линии поверхности земли продольного профиля, необходимо знать ее отметки на пикетах и плюсовых точках по трассе. Плюсовыми точками являются: точки изменения крутизны склонов; крайние точки на повышениях и понижениях рельефа местности, переломные точки на обрывах в оврагах и прочие. Отметки пикетов и плюсовых точек, размещенных между соседними горизонталями, определяют интерполированием (рис.5.1).

167,50

0 5,5

165,50

16 7, 50

Рисунок 5.1 – Схема определения отметок методом интерполирования На карте измеряют кратчайшее расстояние l между горизонталями, которое проходит через точку, и расстояние b от пикетной или плюсовой 115

точки до горизонтали с меньшей отметкой. Превышение между горизонталями h известно, превышение искомой точки над горизонталью с меньшей отметкой x определяют из подобия треугольников x b  , откуда h l

x

bh . l

(5.1)

Если точка размещена посреди замкнутой горизонтали или за пределами горизонталей, отметку определяют экстраполированием (рис.5.2) по формулам, аналогичным (5.1). l

b x

150,00

50 147,

147,50

0 0,0 5 1

Рисунок 5.2 – Схема определения отметок методом экстраполирования В пояснительной записке приводят ведомость отметок поверхности земли, по которым строят продольный профиль. Продольный профиль автомобильной дороги выполняют с учетом данных, приведенных в таблице, которая располагается под профилем и выполняется (в зависимости от назначения дороги) с разной формой боковика [6]: – для дорог на застроенной территории – по форме 5; – для других дорог – по форме 6; – для дорог с разделительными полосами (І категории) – по форме 8 или 9. В курсовых проектах, в которых не решаются вопросы поверхностного водоотвода, допускается использование боковика по более простой форме 5. Для построения продольного профиля на миллиметровой бумаге (миллиметровке) вычерчивают его сетку так, чтобы вертикальная линия боковика справа и верхняя горизонтальная линия совпадали с толстой линией сетки миллиметровки.

116

Условный горизонт (УГ), верхняя линия сетки, определяется для того, чтобы линия поверхности земли размещалась от него на расстоянии 8 – 13 см. На продольном профиле параллельно линии поверхности земли и ниже ее на 2 см наносится грунтовый разрез. Масштабы для построения продольного профиля принимаются: – горизонтальный – 1: 5000; – вертикальный – 1: 500; – грунтов – 1:100(1:200). Для построения продольного профиля используют листы формата А3 × n (420 × 891; 420 × 1189; 420 × 1486). При равнинном рельефе допускается использования листов формата А4 × n (297 × 1051; 297 × 1261; 297 × 1471). При длине трассы больше 5 км продольный профиль рекомендуется вычерчивать на нескольких листах (не более 5 км на листе). Всем графическим материалам дается основная подпись по форме 4. 5.2 Назначение контрольных точек и рекомендуемой рабочей отметки К контрольным точкам проектной линии относятся: начальная и конечная точка трассы; минимальные отметки проезжей части больших мостов и путепроводов; минимальные отметки бровок земляного полотна у малых мостов и труб; отметки головок рельсов или оси проезжей части на пересечениях в одном уровне с существующими железными и автомобильными дорогами. Отметки фиксированных контрольных точек начала и конца трассы, а также на пересечениях, при реальном проектировании устанавливают по нивелирному журналу. В курсовом проекте отметки начала и конца трассы следует принимать соответственно с рекомендуемой рабочей отметкой, а отметки на пересечениях – ориентировочно по карте с учетом рекомендуемой рабочей отметки на участке пересечения. Минимальные отметки у искусственных сооружений определяются при их проектировании. Если в курсовом проекте расчеты искусственных сооружений не выполняются, ориентировочно можно принять такие данные. 1. При устройстве труб. Минимальный диаметр трубы 1 м, при большой площади водосбора диаметр можно принять 2,0 м. Возвышение бровки земляного полотна над трубой 0,5 м. 117

2. При пересечении автомобильных дорог в разных уровнях. Габарит над пересекаемой дорогой 5,0 м для дорог I-IІІ категорий и 4,5 м – для дорог IV-V категорий; строительная высота путепровода для дорог І категории – 2,1 м; других категорий – 1,8–1,9 м. Разность отметок пересекающихся дорог равняется подмостовому габариту плюс строительная высота путепровода. 3. При пересечении с железными дорогами. Строительная высота путепровода 0,8 – 1,0 м, Габарит над электрифицированной дорогой – 6,5 м, второстепенной, не подлежащей электрификации – 5,5 м. 4. При пересечении полевых дорог – габарит 4,5 м, скотопрогонов – 2,5 м. В обоих случаях строительная высота путепровода может быть принята 0,75 м [10]. 5. При пересечении постоянных водотоков габарит принимается над расчетным горизонтом высокой воды. Габарит при пересечении несудоходных рек – 0,5 м, строительная высота моста 0,7 – 0,9 м. Для судоходных рек – габарит согласно приложению И (табл. И.2). Отметка расчетного горизонта высокой воды в курсовом проекте может быть принята по указанию руководителя, как отметка коренного берега, если он четко виден на карте, или условно равна 2 – 3 глубинам реки в межень. Рекомендуемая рабочая отметка насыпи, которой следует придерживаться при проектировании продольного профиля дороги, устанавливается по наименьшему превышению поверхности покрытия над уровнем грунтовой и поверхностной воды на мокрых и сырых участках трассы (табл. А.9) и наименьшему превышению бровки насыпи над расчетным уровнем снегового покрова. Величина рекомендуемой рабочей отметки зависит от типа местности по характеру увлажнения, дорожно-климатической зоны, вида грунта земляного полотна, расчетного уровня снегового покрова и определяется по формулам: для І и ІI типа местности h p  hд.о  bс iп ,

(5.2)

h p  hзем  bс iп ,

(5.3)

для III типа местности h p  H в  hв  bс iп ,

(5.4)

h p  hгр.в  H гр.в  bс iп ,

(5.5)

118

по условию снегозаносимости h p  H сн  hбр  bс iп  С іоб ,

где hд.о – толщина дорожной одежды; іп – уклон проезжей части; bc – ширина полосы движения; hзем , hв , hгр.в – превышение поверхности

(5.6)

покрытия

над

поверхностью земли, над уровнем поверхностной воды или над уровнем грунтовой воды (табл. А.9); H в – глубина долговременно стоячей воды; Hгр.в – глубина залегания грунтовой воды; С – ширина обочины; iоб – уклон обочины; Hсн – толщины снегового покрова 5 % вероятности превышения; hбр – минимальное превышение бровки насыпи над уровнем снегового покрова. Принимается для дорог I категории – 1,0 м; II категории – 0,7 м; III категории – 0, 6 м; IV категории – 0,5 м; для дорог V категории – 0,4 м. В качестве расчетной рабочей отметки принимается рекомендуемая, имеющая большее значение. 5.3 Нанесение проектной линии Для обеспечения удобства и безопасности движения по дороге при проектировании продольного профиля необходимо придерживаться следующих основных требований к проектной линии: – во всех случаях, когда по условиям местности возможно и экономически целесообразно, необходимо принимать продольные уклоны не более 30 ‰, расстояние видимости поверхности дороги не менее 450 м, радиусы выпуклых кривых не менее 70 000 м, вогнутых – не менее 8 000 м, длину выпуклых кривых не менее 300 м, вогнутых – не менее 100 м; – если линия поверхности земли имеет уклон меньше допустимого, проектная линия наносится по обертывающей; если уклон поверхности земли больше допустимого, проектная линия наносится по секущей, при этом необходимо стремиться, чтобы объем насыпей был равным объему выемок, для чего площадь 119

выемки на профиле должна быть на 25 – 30 % меньше площади насыпи; – при алгебраической разности уклонов сопредельных прямых меньше 5 ‰ для дорог І-ІІ категории, 10 ‰ для дорог III категории, 20 ‰ для дорог IV-V категорий в переломы проектной линии кривые можно не вписывать; – не допускается в выемках устройство вогнутых кривых и горизонтальных участков; уклон проектной линии в выемках должен быть не менее 5 ‰; – при пересечении железных дорог в одном уровне, на уровне головки рельсов необходимо предусмотреть горизонтальный участок продольного профиля длиной не менее 10 м от крайнего рельса, если дорога проходит в насыпи, и не менее 20 м – если в выемке, подходы к пересечению на расстоянии не менее 50 м должны иметь продольный уклон не более 30 ‰. Если железная дорога пересекается на закруглении, уклон проектной линии должен быть равен уклону, соответствующему превышению внешнего рельса над внутренним; – при пересечении автомобильных дорог в одном уровне продольный уклон на пересечении должен быть не более 40 ‰; целесообразно на пересечении предусматривать вогнутую кривую; – на мостах, а также на путепроводах, проектная линия может быть в виде участков с уклоном не более допустимого, или в виде кривых с радиусами не менее допустимых; – плавность продольного профиля обеспечивается соединением вогнутых и выпуклых кривых без прямых вставок или с ними; следует избегать коротких вогнутых участков и частых переломов проектной линии, образующих впечатление провалов и оседаний; следует избегать резких переходов проектной линии от одних уклонов к другим, а также применять короткие прямые вставки между сопредельными кривыми большой длины. Определение положения проектной линии продольного профиля является одним из наиболее ответственных и сложных этапов проектирования дороги. Существует два метода нанесения проектной линии продольного профиля – с помощью шаблонов (графоаналитический метод) и метод «тангенсов». Образец шаблонов приведен на рисунке 5.3. В курсовом проекте рекомендуется один метод применять для одного варианта трассы, другой – для второго.

120

а – на выпуклой кривой; б – на вогнутой кривой Рисунок 5.3 – Схемы для определения координаты точек Порядок нанесения проектной линии с помощью шаблонов детально описан в [10 – 16]. При пользовании шаблонами необходимо соблюдать следующие правила: – при установлении положения проектной линии шаблоны вертикальных кривых можно перемещать относительно линии поверхности земли вверх, вниз, вправо, влево; при этом оси шаблона («визирки») должны оставаться параллельными линиям миллиметровой бумаги; – при последовательном нанесении проектной линии уклоны шаблонов в точке соединения должны совпадать по величине и направлению; – вертикальные кривые, нанесенные с помощью шаблонов, могут чередоваться с участками, запроектированными прямыми линиями постоянного уклона. Уклон линии в этом случае должен быть равным уклону в точке соединения с кривой; – при нанесении проектной линии с помощью шаблонов необходимо постоянно контролировать высотное положение точек соединения и вершин кривых (точек с нулевым уклоном). Сводная таблица координат вертикальных кривых (выписка из [15]) приведена в приложении Б (табл. Б.3). При отсутствии таблиц [15] превышение вершины кривой (точки с нулевым уклоном) над любой точкой с известным уклоном, 121

расстояние от вершины до точки и уклон в любой точке определяются по формулам: 2  h ;   i R; i  . 2R R

(5.7)

Порядок нанесения проектной линии «по тангенсам» приведен в [11]. При нанесении проектной линии по тангенсам необходимо помнить, что уклоны линий должны выражаться в целых тысячных (промилях, ‰). Например: i = 0,022 (22‰); i = 0,035 (35‰). Если при расчетах уклонов получают дробные значения (например, i = 0,0227), их нужно округлить до целого (i = 0,022 или 0,023). При этом обязательно корректируется положение проектной линии. При назначении точки перелома проектной линии необходимо учитывать ее смещение при вписании вертикальных кривых. Значения параметров вертикальных кривых (рис. 5.4) определяют по формулам: K T2 K  R i1  i2 ; T  ; Б  , 2 2R

(5.8)

где i1  i2 – алгебраическая разность уклонов. Принимается по абсолютной величине.

T E

y E i1 D

x Рисунок 5.4 – Элементы вертикальной кривой

Уклоны принимаются со своими знаками: + (плюс) на подъем: – (минус) на спуск. При определении отметок точек на кривой «по тангенсам» (рис.5.4) учитывается поправка у, вычисляемая по формуле: 122

x2 y . 2R

(5.9)

Поправки определяются от концов кривой к середине. Таким образом, если известная отметка точки D (НD), отметка точки E (НE) определяется по формуле Н E  Н D  х і1  у .

(5.10)

Уклоны линий и вертикальные кривые (в соответствующих условных обозначениях) заносят в графу 11 сетки продольного профиля. В этой же графе указываются длины всех элементов проектной линии, расстояние до пикетов точек соединения разных элементов и вершин кривых (если они не совпадают с пикетом). В точках соединения элементов проектной линии должны быть определены отметки земли по оси дороги, отметки земляного полотна по оси дороги и рабочие отметки. Образец оформления продольного профиля приведен на рис. 5.6. В процессе нанесения проектной линии приходится решать ряд частных задач, одной из которых является нахождение положения точки перехода из выемки в насыпь или наоборот. Схема к решению этой задачи приведена на рис. 5.5.

A O H1

H2 Д

x L

Рисунок 5.5 – Схема к определению положения точки перехода из насыпи в выемку

123

0,20

2,31 1,71

1,48

4,87 5,06

190,00

8,90 9,12 Ж.б. отв.3х2 9,58 ПК 51+20 9,13 Ж.б. дл. 42 7,45 ПК 51+75 5,97

2,68

ПК 49+50

Влево 25

РП.3-178,75

180,00

1,55 Суглинок

1,40

легкий 33а 1,65

2,05 2,20 Су гл ин ок

М 1 :5000 - горизонтальный

й ы ел ж 2,20 тя

М 1 :500 - вертикальный

2,30 б 33

М 1 :50 - грунты Ру че й

3,25 Пашня

187,18

Без. укр.

192,47 192,27

Пикет

R25000

(188,91)190,62

Расстояние, м

187,39 189,70

Отметка земли, м

182,25 188,22

R - 10000 К - 300 187,52 187,58 187,68

Отметка бровки земляного полотна, м

5 150

187,50

178,60 178,40 178,20 178,55

Уклон и вертикальная кривая

30 187,18

8 100 9

187,68

Отметка дна, м

1 2

Без. укр.

5 100 6

3 3

188,76 187,63

кювет

Укрепление Уклон, Длина, м

192,34 187,78

Правый

Отметка дна, м

Запорожье

187,68

кювет

2 3 4

193,15 188,28

Проектные данные

Фактические

данные

Пашня

Тип местности по увлажнению Тип поперечного профиля Укрепление Уклон, Левый Длина, м

Харьков

180,50 187,95

Развернутый план дороги

20 20 20 35 25

50 200

Прямая и кривая в плане

1 К -12

R -3000 Т-315,30

Указатель километров 5

Рисунок 5.6 – Продольный профиль

124

1,03

1,00

1,44

ПК 59+00

З - б 1,5

3,95

2,42

1,70

Тип 1 0,80 ПК 51+00 2,00

1,42

0,20

190,00

легкий 33а

Суглинок

180,00

1,40

1,35 1,45 Суглинок

тяжелый 33б

2,05

3,19

71,43

1,90

Гли

на

4,00

Пашня

Огороды

Пашня

Огороды

1 2 3 4

Засев травами

h = 0,60м

6 Засев травами

7 8

h = 0,60м

9 5

198,47 199,47

198,95 199,97

370 197,53 198,97

194,52 198,47

198,12

30 196,33 197,13

196,20 197,95

197,91 195,91

К = 370 195,71 194,29

192,47 192,27

60 472,47

4 14

К=628,32

Б=16,53

27,53

13 8

Д=2,31

Рисунок 5.6 – Продольный профиль, лист 2

125

Расстояние х от начала участка, на котором проектная линия переходит из насыпи в выемку, определяется из подобия треугольников АВО и СДО: H1 H 2 ,  x Lx

где Н1 и Н2 – рабочие отметки в начале и конце участка, м.; L – длина участка, м. После соответствующих преобразований получим x

H1 L . H1 H 2

(5.11)

Вопросы для контроля и самоконтроля знаний 1. Определение отметок земли методом интерполирования. 2. Определение отметок земли методом экстраполирования. 3. Что такое контрольные точки? 4. Как определяется рекомендуемая рабочая отметка? 5. Основные требования к проектной линии. 6. Методы нанесения проектной линии. 7. Определение отметок точек на кривой «по тангенсам». 8. Нанесение проектной линии с помощью шаблонов. 9. Определение отметок точек на кривой при нанесении проектной линии с помощью шаблонов. 10. Условные обозначения вертикальных кривых на продольных профилях. 11. Что такое рабочая отметка? 12. Параметры вертикальных кривых. 13. Масштабы для построения продольного профиля. 14. Как определяется точка нулевых работ?

126

6 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА 6.1 Поперечные профили земляного полотна Одним из вопросов проектирования земляного полотна автомобильных дорог является проектирование поперечных профилей с учетом требований к земляному полотну и назначению конструкции земляного полотна с системой водоотвода. Поперечные профили являются разрезом дороги и представляют собой схематический чертеж конструкции земляного полотна вместе с дорожной одеждой и системой водоотвода. При проектировании поперечных профилей необходимо соблюдать требования, предъявляемые к земляному полотну автомобильных дорог [3]. Оно должно: обеспечивать безопасность движения транспортных средств; сохранять проектное очертание и надлежащую прочность на протяжении заданного срока службы; не оседать и не подниматься от мороза; не нарушать ландшафт местности; не заноситься снегом или песком. Поперечные профили конструкции земляного полотна должны быть привязаны к конкретным местным условиям в следующих характерных местах: невысокие насыпи; насыпи высотой больше 3 м; подтапливаемые насыпи на подходах к мосту; глубокие выемки; раскрытые выемки на снегозаносимых участках; насыпи на косогорах и т. п. Для благоприятных геологических условий разработаны типовые конструкции земляного полотна для насыпей высотой до 12 м и выемок глубиной до 12 м в обычных грунтах и до 16 м в скальных. На основании многолетнего опыта разработаны также конструкции земляного полотна на болотах глубиной до 4 м, на засоленных грунтах, орошаемых землях, в районах подвижных песков. Индивидуальные решения относительно конструкции поперечного профиля с соответствующими обоснованиями назначаются: – для насыпей высотой свыше 12 м; – для насыпей с временным или постоянным затоплением откосов; – для насыпей, сооружаемых на болотах глубиной свыше 4 м с выторфовыванием, или при наличии поперечных уклонов дна болота свыше 1:10; – для насыпей, сооружаемых на слабых грунтах; – при использовании в насыпях грунтов повышенной влажности; 127

– при превышении поверхности покрытия над расчетным уровнем воды меньше указанного в табл. А.9; – при применении специальных прослоек для регулирования водно-теплового режима верхней части земляного полотна (теплоизолирующих, гидроизолирующих, дренирующих, капилляропрерывающих); – для выемок глубиной свыше 12 м, устроенных в нескальных грунтах, и глубиной свыше 16 м – в скальных грунтах; – для выемок в слоистых грунтовых массивах при неблагоприятных гидрогеологических условиях; – для выемок, пересекающих водоносные горизонты, или имеющих в основании водоносный горизонт, а также в глинистых грунтах с коэффициентом консистенции свыше 0,5; – для выемок глубиной свыше 6 м в пылеватых грунтах, а также в глинистых и скальных грунтах, теряющих устойчивость в откосах под действием погодно-климатических факторов; – для выемок в набухающих грунтах при неблагоприятных условиях их увлажнения; – для насыпей и выемок, которые сооружаются в сложных инженерно-геологических условиях: согласно СНиП 1.02.07-87 на косогорах свыше 1:3, на участках с наличием или возможностью сдвигов, карста, обвалов, осыпей, селевых потоков, снежных лавин и т. п.; – при сооружении земляного полотна с применением взрывных методов или гидромеханизации; – на участках, на которых применяются дренажные и другие сооружения, обеспечивающие устойчивость земляного полотна; – на участках соединения земляного полотна с мостовыми сооружениями. Геометрическая форма поперечных профилей дорог І – ІІІ категорий разработана обтекаемого и необтекаемого очертания. Насыпи и выемки обтекаемого очертания, имеющие пологие откосы, сопрягающиеся круговыми кривыми малого радиуса с обочиной и близлежащей поверхностью земли, дном резерва или кювета более приемлемы. Они способствуют: незаносимости дороги снегом; повышению безопасности движения, так как водитель чувствует себя увереннее, когда видит весь откос, а не только бровку земляного полотна, и автомобиль, потерявший управление, имеет возможность съехать по пологому откосу насыпи; лучшему вписыванию в окружающий ландшафт, так как резко не выделяется на общем фоне местности. 128

Земляное полотно обтекаемого очертания рекомендуется во всех случаях, за исключением стесненных условий или при проложении дороги по ценным землям. Крутизну откосов насыпи высотой до 3 м необходимо назначать с учетом обеспечения безопасного съезда транспортных средств в аварийных ситуациях, как правило, на дорогах І-а, І-б, ІІ и ІІІ категорий не круче 1:4, а для дорог других категорий – не круче 1:3. При высоте насыпи от 3 до 8 м крутизну откосов назначают 1:1,5. При высоте насыпи от 6 до 12 м крутизну откосов верхней части (Н = 6 м) принимают 1:1,5, нижней – 1:1,75. Допускается увеличение крутизны откосов по отношению к предельным значениям, приведенным в табл. А.10, при условии установления на обочине изгороди барьерного типа. Крутизну откосов выемок, которые не принадлежат к объектам индивидуального проектирования, необходимо назначать согласно табл. А.11. Для выемок крутизна заложения внутреннего откоса, независимо от глубины выемки, принимается 1:3. Крутизна внешнего откоса выемки, в зависимости от ее глубины, принимается: – при Нв < 1 м обтекаемого очертания раскрытые или разработанные под насыпь – 1:4 ÷ 1:10; при необтекаемом очертании –1:1,5 ÷ 1:3; – при Нв от 1 до 5 м на снегозаносимых участках – 1:4 ÷ 1:6; на снегонезаносимых – 1:1,5; – при Нв от 5 до 12 м – 1:1,5. Выемки глубиной до 1 м при наличии необходимой полосы отвода предусматривают разделанными под насыпь. При размещении земляного полотна на косогорах крутизной 1:10 ÷ 1:5 с нагорной стороны насыпи на расстоянии не менее 2 м предусматривают нагорную (водоотводную) канаву или резерв с нагорной канавой. При крутизне косогора 1:5 ÷ 1:3 с нагорной стороны насыпи предусматривают кювет треугольного сечения с нагорной канавой и банкетом. Под телом насыпи устраивают уступы высотой не менее 0,5 м, длиной не менее 2 м с уклоном 10 – 20 ‰. С нагорной стороны выемок на расстоянии не менее 5 м от бровки предусматривают нагорную канаву с банкетом. При Ннас > 1,5 м – при необтекаемом очертании поперечного 129

профиля, и при Ннас > 2 м при – обтекаемом очертании между откосом насыпи и резервом, предусматривают берму шириной не менее 2 м с уклоном от дороги не менее 20 ‰. В выемках бермы предусматривают между кюветом и подошвой внешнего откоса при Нв > 2 м в пылеватых и глинистых грунтах. Грунт из выемок, как правило, должен использоваться для возведения насыпей. Если грунт из выемки непригоден для насыпи или его нецелесообразно транспортировать вдоль дороги в расположенные поблизости насыпи, им уполаживают откосы земляного полотна насыпей или заполняют расположенные вблизи пониженные участки местности. При невозможности использования грунта для указанных целей предусматривают его укладку на обрезе дороги параллельно бровке выемки на расстоянии не ближе 3 м в кавальер высотой не более 3 м, которому придают правильное геометрическое очертание. Земляное полотно должно проектироваться на основании материалов инженерно-геологического обследования грунтов, на которых оно будет возводиться, и грунтов, из которых оно будет сооружаться. Насыпи по возможности следует возводить из однородных грунтов. При проектировании насыпей из неоднородных грунтов должны соблюдаться соответствующие правила расположения их в теле насыпи, которое обеспечивало бы устойчивость земляного полотна: – верхний слой земляного полотна («рабочий слой»), на который передается давление от проезжающих транспортных средств, до глубины 1,2 м от поверхности цементобетонных и 1 м асфальтобетонных покрытий в дорожно-климатической зоне У-І и соответственно на 1 и 0,8 м – в зоне У-ІІ должен состоять из грунтов, не предрасположенных к вспучиванию или слабо пучинистых грунтов. В зонах У-ІІІ и У-IV он должен отсыпаться из непроседающих и ненабухающих грунтов на глубину 1 и 0,8 м соответственно для цементобетонных и асфальтобетонных покрытий; – разнородные грунты следует размещать в теле насыпи горизонтальными слоями. Менее водопроницаемые грунты размещают в нижних слоях. Хорошо дренирующие – в верхних. Исключением являются случаи, когда дренирующий грунт предназначен для прерывания капиллярного поднятия воды в насыпь из переувлажненного основания; – поверхностям слоев водонепроницаемых грунтов следует 130

придавать двухскатный поперечный профиль с уклоном 20 – 40 ‰, что способствует стоку из насыпи воды, просочившейся через верхние слои; из слоев водопроницаемых грунтов должен быть обеспечен вывод воды на откосы; – грунты и промышленные отходы, склонные к изменению объема или теряющие устойчивость при увлажнении, следует размещать в средней по высоте части насыпей, отделяя их отдельными тонкими прослойками песка или геотекстиля. Насыпи в виде замкнутого ядра из одного грунта, прикрытого сверху и по бокам другим грунтом, допускаются только при расширении земляного полотна при реконструкции дорог. Не разрешается уширение водонепроницаемым грунтом насыпей, устроенных из дренирующего грунта; – запрещается бессистемная, случайная отсыпка разных по качествам грунтов. При такой отсыпке в теле насыпи могут образоваться линзы, в которых может скапливаться вода или наклонные поверхности, по которым при увлажнении возможно сползание. На всех поперечных профилях двойной линией показывают укрепление откосов и обочин земляного полотна. Тип укрепления принимают с учетом высоты насыпи и глубины выемки, природных и других местных условий. Площадь укрепления откосов земляного полотна подсчитывают участками насыпей и выемок по длине дороги в соответствии с принятыми типами укрепления. Наибольшее распространение имеет укрепление механизированным посевом многолетних трав, предохраняющих земляное полотно от разрушительного действия дождевых и талых вод, ветра и температурных воздействий. Укрепление железобетонными и бетонными плитами предусматривают для защиты откосов насыпей от размывов при больших скоростях течения воды и волновых воздействиях на участках подходов к мостам через реки, а также на участках, проходящих вдоль больших водохранилищ. Укрепление каменными материалами (каменная наброска) предусматривается повсеместно, независимо от климатических условий, для защиты постоянно и периодически подтопляемых откосов насыпей. Конструкцию укрепления земляного полотна для сложных участков выбирают на основании технико-экономического сравнения вариантов в соответствии с конкретными условиями. 131

На обочинах дорог I- IV категорий вдоль кромок проезжей части предусматривают устройство краевых укрепительных полос путем соответствующего уширения покрытия. Ширину укрепительных полос принимают для дорог І и ІІ категорий 0,75 м, ІІІ и ІV категорий 0,5 м. На дорогах V категории с автобусным движением ширину укрепленных обочин необходимо принимать по 0,75 м. Тип укрепления остальной части обочины зависит от интенсивности, характера движения, грунтов земляного полотна и особенностей климата. При проектировании поперечные профили земляного полотна составляют как типовые для данной дороги. В чертеж включают типовые поперечные профили с внесением в них необходимых изменений с учетом местных условий, т. е. привязывают типовые поперечные профили к конкретным участкам проектируемой дороги. Привязка типовых поперечных профилей включает в себя их подбор по типовому проекту в соответствии: – с участками продольного профиля (высоты насыпи или глубины выемки и расположения земляных масс, указывающих на необходимость в резервах для насыпей); – с участками плана трассы (поперечного уклона местности и ситуации, позволяющей или не позволяющей предусматривать обтекаемые очертания поперечного профиля, боковые резервы для устройства насыпей); – с гидрогеологическими условиями (с кюветами, нагорными канавами, водонепроницаемыми прослойками или без них); – с типом грунта земляного полотна (из однородных или неоднородных грунтов); – с необходимым типом укрепления откосов и обочин. Привязанные типовые поперечные профили вычерчивают в масштабе 1:100 с указанием: номера типов конструкций земляного полотна по типовому проекту; основных размеров земляного полотна; поперечных уклонов проезжей части, обочин, дна резервов и берм; кюветов, резервов, нагорных канав. Контур поперечных профилей чертят основной сплошной линией. Пунктирной линией показывают снимаемый слой растительного грунта и верх выемок. Слева и справа показывают границу постоянной полосы отвода. Образец чертежа приведен на рис. 6.1. Размеры боковых резервов и водоотводных канав устанавливают расчетом.

132

6.2 Определение размеров резервов Резервы предусматривают в тех случаях, когда они не нарушают общей планировки местности и грунт из резервов используется для возведения насыпи. Глубину резерва принимают не более 1,5 м. Дну придают уклон 20 ‰ от дороги (рис. 6.2 а). При ширине дна резерва больше 10 м назначают двухскатный кювет – резерв (рис. 6.2 б). а) 15,00 / 2

Г ран и ца п олосы отвода < 3 .0 0

Засев трав по растительному слою

3,75

3,75 25

40 0 ,1 5

1,00 min

1:4(

Растительный слой - 0,40(срезка)

б) Растительный слой - 0,15

1 ,5

15,00 / 2

> 1,5

Г ран и ц а п ол осы отвод а

1,00 min 3,75 40

3,75 25

0,4 min 0,4 min

а) – насыпь; б) – выемка Рисунок 6.1 – Поперечные профили конструкции земляного полотнa Если насыпь строят на косогоре при косогорности менее 1 : 10, резервы можно предусматривать с двух сторон насыпи, при косогорности 1 : 10 ÷ 1 : 5 – только с верховой стороны. Крутизну внутреннего откоса резерва принимают равной крутизне откоса насыпи. Если предполагается берма, крутизна внутреннего откоса резерва может быть 1 : 1,5.

133

Крутизна внешнего откоса принимается 1 : 4 ÷ 1 : 6. В стесненных условиях при необтекаемом очертании поперечного профиля крутизна внешнего откоса принимается 1 : 1,5. Ширина резерва определяется из необходимого условия равенства площади сечения резерва и среднего значения площади насыпи для рассматриваемого участка длины земляного полотна.

б) С l2

iу 1 :m

hн

bп iп

а) – односкатного; б) – двухскатного Рисунок 6.2 – Схема резерва Среднее значение площади насыпи определяют по средней ее высоте с учетом поправки на устройство дорожной одежды, краевых полос, укрепление обочины и уклона проезжей части и обочин  hн hср.р   bп iп  С i у , n





(6.1)

где hср.р – средняя рабочая отметка, по которой определяется среднее значение площади насыпи;  hн – сумма рабочих отметок на рассматриваемом участке насыпи; n – количество рабочих отметок; bп – ширина полосы движения; іп – поперечный уклон полосы движения; С – ширина обочины; і у – уклон обочины;

134

2 Fср  B hср. р  m hср . р   b  2 С   hд.о  2 С  h у ,

(6.2)

где Fср – среднее значение площади насыпи; В – ширина земляного полотна; m – коэффициент заложения откоса; b – ширина проезжей части; С – ширина краевой полосы; hд.о – толщина дорожной одежды; С  – ширина обочины за краевой полосой; h у – толщина укрепления обочины. Площадь резерва h2 m  n  ,   l1 h  2

(6.3)

где l1 – ширина резерва понизу; h – средняя глубина резерва; m и n – соответственно коэффициент заложения внутреннего и внешнего откосов (рис. 6.2). При двухсторонних резервах площадь сечения одного резерва должна равняться половине площади сечения земляного полотна: Fср  или 2

Fср h2 m  n   l1 h  . 2 2

Откуда Fср h l1   m  n  . 2h 2

(6.4)

Для одностороннего резерва ширина понизу Fср h l1   m  n  . h 2

(6.5)

Глубина резерва у подошвы внутреннего откоса: – для односкатного резерва (рис. 6.2 а) l h1  h  1 i  h  0,01 l1; 2

– для двухскатного резерва (рис. 6.2 б)

135

(6.6)

l h1  h  1 i  h  0,005 l1 . 4

(6.7)

Глубина резерва у подошвы внешнего откоса: – для односкатного l h2  h  1 i  h  0,01l1 ; 2

(6.8)

– для двухскатного, при незначительном уклоне поверхности земли, h2  h1 . Глубина двухскатного резерва посредине l h3  h  1 i  h  0,005 l1. 4

(6.9)

Ширина резерва поверху l2  l1  m h1  n h2 .

(6.10)

6.3 Определение площади земель, подлежащих рекультивации Рекультивация состоит в восстановлении земель, нарушенных в процессе строительства дороги. Основными видами работ по рекультивации являются: снятие и хранение плодородного слоя; вертикальная планировка земель; осушение земель; нанесение плодородного слоя; мероприятия по предотвращению водной и ветровой эрозии и др. Для определения площади земель, подлежащих рекультивации, необходимо иметь поперечные профили полосы отвода под строительство дороги и график занимаемых земель. На поперечных профилях полосы отвода выделяют полосу постоянного отвода земель под дорогу и притрассовую полосу временного отвода. Полоса постоянного отвода под дорогу включает площади под насыпи, выемки, водоотводные сооружения и предохранительные полосы шириной 1 м с каждой стороны дороги. Притрассовая полоса временного отвода включает площади боковых резервов, площади под временные отвалы растительного грунта и временные дороги. Ширину полосы временного отвода вдоль земляного полотна, необходимую для складирования и хранения растительного грунта, проезда и маневрирования

136

землеройной техники, принимают равной 10 – 12 м (без учета ширины боковых резервов). Все земли полосы временного отвода подлежат рекультивации. Объем работ по рекультивации резервов подсчитывают и вносят в соответствующие ведомости. После окончания строительных работ, временно занимаемые площади должны быть спланированы, растительный грунт из временных отвалов равномерно распределен по восстанавливаемой площади. При необходимости вносят органические и минеральные удобрения, производится вспашка и боронование почвы с посевом трав или посадкой саженцев. На графике занимаемых земель показывают схему полосы отвода земель по трассе и схему отвода внетрассовых земель. На схеме отвода внетрассовых земель показывают земли, постоянно занимаемые снегозащитными полосами линейными зданиями и другими постоянными сооружениями, и временно занимаемые карьерами грунтов и строительных материалов, временными зданиями и сооружениями. На графике выделяют земли постоянного и временного отвода с распределением земель полосы отвода на участки и указанием расстояний от оси дороги до границы полосы отвода. Расстояние от оси дороги до границы постоянной полосы отвода под дорогу определяют в соответствии с нормами отвода земель для автомобильных дорог [17]. На свободном месте помещают таблицу занимаемых земель, в которой приводят подсчитанные по данным графика занимаемых земель площади постоянного и временного отвода по видам земельных угодий. 6.4 Определение объемов земляных работ Объемы земляных работ определяют по рабочим отметкам продольного профиля для отдельных участков и для дороги в целом. Необходимость в подсчетах объемов земляных работ вызвана вариантным проектированием продольного профиля дороги, составлением проекта организации работ для сооружения земляного полотна, а также расчетом сметной стоимости строительства. Для определения объема земляных работ на участке продольного профиля рассматривают геометрическую фигуру – призматоид (рис. 6.3).

137

Hср

1: m

Fcp

Рисунок 6.3 – Схема к определению объема земляного полотна Объем земляного полотна определяют участками между смежными поперечниками по формулам [18]: F1  F2 m H1  H 2 3 V L L; 2 6 m H1  H 2 3 V  Fср L  L, 12

(6.11) (6.12)

где F1 и F2 – площади сечений смежных поперечных профилей (трапеций) земляного полотна; L – расстояние между поперечниками; m – коэффициент заложения откосов земляного полотна; H1 и H2 – высота смежных поперечников (трапеций); Fср – средняя площадь поперечного сечения земляного полотна, соответствующая средней рабочей отметке трапеции H ср 

H1  H 2 . 2

(6.13)

В формулах (6.11) и (6.12) выражения m H1  H 2 3 L 6 m H1  H 2 3 и L 12

(6.14) (6.15)

являются поправками на разность рабочих отметок. Значения их малы. Поэтому при Н1 – Н2 ≤ 1,0 их не учитывают, и объем земляных работ определяют по упрощенным формулам: F  F2 V 1 L 2 или V  Fср L . 138

(6.16) (6.17)

В связи с тем, что согласно ДСТУ Б А.2.4-29:2008 [6] проектной линией является ось дороги, высоты трапеций Н1 и Н2 в формулах (6.11 – 6.15) следует определять с учетом поправки ∆, которую вычисляют по формуле





  bп iп  С i у .

(6.18)

Поправку ∆ принимают со знаком – (минус) для насыпи и знаком + (плюс) для выемки. Значения переменных bn , in , C , i y такие же, как в формуле (6.1). Для облегчения и ускорения подсчета объемов земляных работ по формуле (6.17) Н. А. Митиным составлены таблицы [18], которые используют при поперечном уклоне местности менее 100 ‰. Для определения объема земляных работ по таблицам необходимо знать сумму рабочих отметок смежных поперечников с учетом поправки ∆, ширину земляного полотна проектируемой дороги, коэффициенты заложения откосов земляного полотна, расстояние между поперечниками, глубину и ширину кюветов выемки. При поперечном уклоне местности более 100 ‰ объем земляных работ рассчитывают по формуле (6.16). Для этого вычерчивают поперечные профили, площади которых определяют любым известным способом. Найденные по таблицам или формулам объемы насыпей и выемок составляют профильный объем земляных работ. К профильным объемам земляных работ необходимо вводить поправки на разность смежных рабочих отметок и на устройство проезжей части. Поправка на разность рабочих отметок, учитываемая при Н1 – Н2 > 1,0 м, определяется по таблицам Н. А. Митина (табл. 17) или по формулам (6.14) или (6.15) и прибавляется к объему насыпей и выемок. Поправка на устройство проезжей части учитывает строительство дорожной одежды, краевых полос, укрепление обочин (рис. 6.4) и определяется по формуле V  S1  S 2  S3  S 4  L , (6.19) где S1 – площадь сточной призмы (выпуклость, создаваемая за счет земляного полотна), которая определяется по формуле bi   S1  C 2 i у   С i у  п  ; 2  

(6.20)

S 2 – площадь сечения дорожной одежды на ширине проезжей части: 139

S 2  b hд.о ;

(6.21)

S3 – площадь сечения краевых полос: S3  2Сhк.с ;

(6.22)

S 4 – площадь сечения укрепления обочин: S 4  2С h у ;

(6.23)

b – ширина проезжей части; hк.с – толщина краевых полос (как правило hк.с  hд.о ). Все остальное как в формуле (6.2). Если S1  S 2  S3  S 4 , поправка на устройство проезжей части прибавляется к объему насыпей и вычитается из объема выемок, если S1  S 2  S 3  S 4  – вычитается из объема насыпей и прибавляется к объему выемок. b

а)

iп

iоб

С iп

hпес hд.о

iоб

hкп

б)

iп

С iоб

а – сточной призмы; б – дорожной одежды и укрепления обочин Рисунок 6.4 – Схемы для определения поправок на устройство проезжей части Если в конструкции дорожной одежды предусмотрен дополнительный песчаный слой основания или слой из грунта повышенной плотности, их объем учитывают в профильном объеме земляного полотна. В этом случае при определении площади сечения дорожной одежды S 2 его толщину принимают без толщины этих слоев. Если укрепление обочины за краевой полосой ( С  ) предусматривается растительным грунтом с засевом травой, поправку S 4 не учитывают. В объеме земляных работ, кроме профильного объема, необходимо учитывать дополнительные объемы по снятию 140

растительного слоя, торфа или пучинистого грунта с заменой обычным грунтом, а также объем переуплотнения грунта в насыпи относительно естественного залегания его в резервах. При подсчете объемов разрывы земляного полотна, образованные мостами длиной меньше 4 м, и отверстия в земляном полотне, образованные трубами, не учитывают, считая их как бы заполненными землей. Разрывы, образованные мостами длиной более 4 м, из объема земляных работ исключаются, для чего необходимо определить методом интерполяции рабочие отметки в точках начала и конца моста (НМ и КМ). Подсчет объемов земляных работ при проектировании земляного полотна выполняют в ведомостях попикетного и покилометрового объемов земляных работ. Вопросы для контроля и самоконтроля знаний 1. В каких случаях принимаются типовые конструкции земляного полотна? 2. В каких случаях назначаются индивидуальные решения относительно конструкции поперечного профиля? 3. Какая крутизна откосов назначается в зависимости от высоты насыпи или глубины выемки? 4. Конструкции земляного полотна на косогорах. 5. Основные правила проектирования земляного полотна. 6. Назначение и основные правила проектирования резервов. 7. Назначение рекультивации земель. 8. Основные формулы для подсчета объемов земляного полотна. 9. Поправки, учитываемые при подсчете объемов земляного полотна. 10. Какие данные необходимы для определения объема земляных работ по таблицам? 11. Какие поправки необходимо учитывать при определении объемов земляных работ? 12. Напишите основные формулы для подсчета объемов земляных работ? 13. Какие работы выполняются при рекультивации земель? 14. Правила расположения грунтов в теле насыпи. 15. Назначение резервов и когда они устраиваются? 16. Какая крутизна откосов назначается при устройстве резервов? 17. По какому условию назначается ширина резерва?

141

7 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДООТВОДА 7.1 Система водоотвода Устойчивость и прочность земляного полотна и дорожной одежды существенно зависят от наличия сооружений, обеспечивающих отвод поверхностных и грунтовых вод от дороги. Такие сооружения составляют систему дорожного водоотвода. В нее входят: – поверхностный водоотвод для отвода воды атмосферных осадков – канавы (боковые, водоотводные, нагорные), резервы, лотки, испарительные бассейны; – подземный водоотвод для отвода грунтовых вод – дренаж, капилляропрерывающие прослойки; – водоотвод дорожной одежды – дренирующие слои, трубчатый дренаж. 7.2 Исходные данные для проектирования водоотводных сооружений Для того чтобы установить на проектируемом участке дороги, где и какие водоотводные сооружения необходимы, нужно иметь план трассы в горизонталях, продольный профиль и принятые типы поперечных профилей. На плане трассы намечают водоотводные сооружения и определяют их водосборные бассейны и уклон лога (рис. 7.1 – 7.4). В соответствии с принятыми типами поперечных профилей и продольным профилем устанавливают, где могут быть использованы для отвода воды резервы у насыпей, где располагаются выемки, требующие устройства нагорных канав. При этом необходимо знать геологические условия, в которых будут находиться водоотводные сооружения (виды грунтов на площади водосборного бассейна и соответствующие допустимые скорости течения потока для них). Необходимо также знать гидрологические условия (глубину залегания грунтовых вод и направление их течения, расположение водоносных слоев и глубину залегания водоупоров). Геологические и гидрологические данные приводятся в задании на проектирование дороги по результатам инженерно-геологических обследований трассы.

142

а)

б) q

q1 q1 q2

а – русла примыкают к канаве в нескольких местах; б – русло примыкает в начале канавы Рисунок 7.1 – Схемы притока воды к канаве Для проектирования системы водоотвода исходной величиной является расчетный расход воды. Поперечные размеры сооружений для поверхностного водоотвода определяются по расчетному расходу заданной нормами вероятности превышения паводка (табл. 7.1), который можно определять по формуле полного стока Q  87,5 aчас F  ,

(7.1)

где aчас – интенсивность ливня продолжительностью в один час (табл. 3.2); F – площадь водосбора, км2;  – коэффициент стока (табл. 3.4). Таблица 7.1 – Вероятность превышения расчетных расходов Категория дороги І ІІ – ІІІ ІV – V

Вероятность превышения расчетных расходов, % , для других водоотводных кюветов, нагорных (продольных и поперечных) канав, водосбросов канав 2 3 3 6 5 10

Если вода в канаву поступает только в ее начале, расход по всей длине канавы будет постоянный (рис. 7.1 б), а если с нескольких бассейнов (рис. 7.1 а), то ее рассчитывают отдельными участками по соответствующим суммарным расходам, поступающим с отдельных бассейнов. Если расстояние водоотвода велико, а бассейн, прилегающий к водоотводу, значительно изменяется, расход воды определяют по характерным участкам. При этом для каждого участка канавы 143

ток до Во

Водораздел

определяют расход по площади бассейна, соответствующей расстоянию канавы от ее начала до конца данного расчетного участка (рис. 7.2).

Рисунок 7.2 – Водосборная площадь канавы Расчетный расход воды для дренажа Q  ql ,

(7.2)

где q – приток воды на 1 м длины дрены; l – длина рассчитываемого участка дренажа. Приток воды на 1 м длины дренажа q  К hiв ,

(7.3)

где К – коэффициент фильтрации, определяемый испытанием образцов грунта; h – глубина воды в слое; iв – уклон водоносного слоя (средний уклон кривой депрессии). Расчеты по формулам (7.1 – 7.3) рекомендуется вести в табличной форме.

Нагорная канава

Рисунок 7.3 – Перехват воды с косогора нагорными канавами 144

а)

б)

Водозащитная берма Водоотвод ная канава

21,0

Дорога

20,5 20,0 19,5

10 10,5

г)

я на Лог 9 д 10 во а отнав о 2 1 11 а д к Во 11 10 Дорога

Вод каноотво ава дна я

в)

14 13

Дорога 14

10,0 10,5 11 11,5 12

11 10,5 Лог

а – сбор водоотводной канавой воды из мелких логов; б – отвод воды из мелкого лога; в, г – отвод воды из бессточной впадины Рисунок 7.4 – Водоотводные канавы 7.3 Проектирование системы сооружений поверхностного водоотвода Проектирование сооружений поверхностного водоотвода включает: назначение вида сооружения водоотвода; определение продольного уклона; определение размеров поперечного сечения; определение скорости течения воды в сооружении; назначение типа укрепления водоотводных сооружений. 7.3.1 Назначение вида сооружения водоотвода Поверхностную воду отводят от дороги в пониженные места рельефа местности или к водопропускным сооружениям продольными или поперечными водоотводными канавами, нагорными канавами, резервами, лотками. Продольные водоотводные канавы предусматриваются: с нагорной стороны насыпей без резервов; с обеих сторон дороги при поперечном уклоне местности менее 20 ‰ и высоте насыпи менее 1,5 м, а также на болотах. Расстояние между подошвой откоса насыпи и 145

внутренней бровкой канавы для участков земляного полотна, расположенных на сырых и мокрых местах, назначают из условия, что между бровкой канавы и кромкой проезжей части должно быть не менее 7 м при насыпях из супесей и не менее 3 м – из суглинков и глин. Для участков, расположенных на сухих местах, при Н нас  0,8 м допускается устраивать водоотводные канавы треугольной формы без берм. Поперечные водоотводные канавы предусматриваются: для отвода воды из бессточных впадин; для сброса воды в сторону из продольных водоотводных канав на затяжных спусках или из пониженных мест на водоразделах; для отвода воды к поглощающим колодцам и испарительным бассейнам; для подвода или отвода воды у углубленных труб. Нагорные канавы предусматриваются: вдоль выемок, расположенных на косогоре; вдоль насыпей без резервов, расположенных на косогоре и имеющих значительные площади водосборных бассейнов. Расстояние от бровки нагорной канавы до бровки выемки должно быть не менее 5 м, до подошвы насыпи не менее 2 м. При значительном уклоне местности и возможности большого притока воды устраивают две или более нагорные канавы. Кюветы устраивают с обеих сторон земляного полотна в выемках и насыпях высотой до 1 м. Кюветы можно не устраивать в дренирующих грунтах в районах с засушливым климатом. При значительных уклонах дна канав и кюветов им придают ступенчатый продольный профиль, устраивая перепады (рис. 7.5). Без гидравлических расчетов ориентировочно можно принимать: одноступенчатые перепады без гасителей энергии при продольном уклоне, обеспечивающем получение высоты ступени h ≤ 0,5 м; многоступенчатые перепады без гасителей энергии при продольном уклоне 50 – 60 ‰; многоступенчатые перепады с гасителями энергии колодезного типа при продольном уклоне более 60 ‰ и расходе более 1 м3/с. Уклон дна ступени перепада, не требующий укрепления, обычно принимают равным 20 ‰. Расстояние между уступами l  h i1  i2 ,

где і1 – уклон местности; і2 – уклон ступени. 146

(7.4)

і2

і1

Рисунок 7.5 – Схема перепада Количество перепадов на длине участка L nL l.

(7.5)

На отдельных участках канав и кюветов, где продольные уклоны в соответствии с уклоном местности принимаются больше критического уклона, необходимо устройство быстротоков (рис. 7.6). Резервы служат для отвода воды с нагорной стороны насыпей при косогорности до 1 : 5.

і >i

lб

l кол Рисунок 7.6 – Схема быстротока Лотки устраивают вдоль кромки дорожной одежды на дорогах І – ІІІ категорий на насыпях высотой больше 4 м при затяжном продольном уклоне более 30 ‰. Через 50 – 100 м необходимо предусматривать сброс воды из лотков в водоприемные колодцы или лотками по откосам насыпей. Поглощающие колодцы и испарительные бассейны устраивают в равнинной местности для отвода воды из замкнутых понижений рельефа местности. Если на глубине 3 – 5 м залегает водопроницаемый грунт, предусматривают водопоглощающие 147

колодцы. В южных степных районах вода сбрасывается в испарительные бассейны. Выпуск воды из кювета и лотков должен осуществляться в нагорные канавы или в пониженные места рельефа, если это не вызывает заболачивания и застоя воды у земляного полотна. Выпуск воды из канав, резервов и кюветов на склоны лугов допускается при отсутствии угрозы развития оврагов. Спуск воды в кюветы выемок из нагорных канав и резервов, как правило, не допускается. На выпуске канавы раскрываются с уположением откосов. Повороты канав в плане должны выполняться плавными кривыми радиуса не менее 10 м, а на участках подходов к мостам, трубам, перепадам или быстротокам – не меньше 20 м (рис. 7.7). Если канава примыкает к существующему водотоку, угол между направлением канавы и направлением течения водотока не должен превышать 45°. 7.3.2 Определение продольного уклона сооружений водоотвода Уклон водоотводных и нагорных канав определяется по плану в горизонталях после назначения вида водоотводных сооружений и нанесения их осей на плане (рис. 7.3 и 7.4). Каждый последующий участок канавы должен иметь равный или больший продольный уклон, чем предыдущий: i2  i1 . Если i2  i1 , во избежание заиления и перелива воды из канавы перелом продольного профиля канавы должен смещаться вниз по течению на длину l  h2  h1  / i1 .

(7.6)

Если расход и размеры канавы заданы, продольный уклон дна канавы определяется по формуле i  Q 2  2W 2 ,

(7.7)

где Q – расход, м3/с; W – скоростная характеристика, м/с;  – площадь живого сечения канавы, м 2. Уклон кюветов и лотков насыпей принимается равным продольному уклону тех участков земляного полотна, где они расположены.

148

2 20

Не более 45

201

2 20

200

199

Ось земляного полотна

4 200

е R- н 10 м

8 19

Ж. б. труба отв. 1м. ПК 5+21

200 9 19

198

1 20

202

20 3

б)

R- не менее 20 м

ее мен

не R- м 20

R- не менее 10 м

R10 не ме нее м

Не более 45

а)

е мене

а – отвод воды из кюветов и канав в водотоки; б – перепуск воды из мелкой лощины к искусственному сооружению; 1 – кювет; 2 – перепады или быстротоки; 3 – водоток; 4 – водоотводная канава; 5 – мост; 6 – планирование бермы с уклоном к канаве Рисунок 7.7 – Расположение водоотводных сооружений в плане Во всех случаях продольный уклон дна канав должен быть не менее 5 ‰ (в исключительных случаях 3 ‰). При проектировании следует стремиться к назначению продольных уклонов канав, не вызывающих необходимость в укреплении их дна и откосов. 149

7.3.3 Определение размеров поперечного сечения водоотводных сооружений Размеры поперечного сечения водоотводного сооружения должны соответствовать расчетному расходу, который может пропустить сооружение, и продольному уклону дна. В поперечном сечении водоотводные сооружения принимаются, как правило, трапецеидальной формы (рис. 7.8), которая при соответствующих значениях b и m может превратиться в треугольную или прямоугольную. Ширина канавы по дну (b) принимается равной 0,6 м для нагорных и водоотводных канав и 0,4 м для кюветов. Бровка канавы должна быть не менее чем на 0,2 м выше уровня поверхности воды в канаве, то есть глубина канавы

(7.8)

1: m

1 1:m

H  h  0,2 .

Рисунок 7.8 – Поперечное сечение канавы Глубина потока определяется в соответствии с расчетным расходом, продольным уклоном дна, состоянием поверхности дна и стенок русла (коэффициент шершавости n) методом подбора. Задаются глубиной h, для которой рассчитывают: – площадь живого сечения (м2) m  m2      b  1 h  h ; 2  

(7.9)

– смоченный периметр (м)     b  h  1  m12  1  m22  ;  

– гидравлический радиус (м)

150

(7.10)

R 

.

(7.11)

По известному гидравлическому радиусу R и коэффициенту шероховатости n (табл. 7.2) определяют скоростную характеристику W (табл. 3.11), среднюю скорость (м/с) v W i

(7.12)

Q  v .

(7.13)

и расход воды (м3/с) Таблица 7.2 – Коэффициенты шероховатости искусственных русел Укрепление Засев травой или одерновка Мощение

Величина n 0,025 0,020

Укрепление Бетонные плиты Неукрепленные канавы

Величина n 0,017 0,030

Полученный расход сравнивают с расчетным и, если различие составляет больше 5 % от расчетного расхода, принимают новое значение глубины потока, и расчеты повторяют. Подбор глубины заканчивается, когда разница между полученным расходом и расчетным будет меньше 5 %. При использовании резервов, как нагорных канав, должны производиться гидравлические расчеты их сечений. При проектировании необходимо стремиться к минимальным размерам сооружений, то есть к минимальному объему земляных работ. Принимаемые или полученные по расчетам размеры должны быть не меньше минимально допустимых: ширина по дну после укрепления – не менее 0,5 м для нагорных и водоотводных канав и не менее 0,4 м для кюветов; глубина – не менее 0,6 м для нагорных и водоотводных канав и не менее 0,3 м для кюветов; крутизна откосов должна отвечать принятым типам поперечных профилей земляного полотна и быть не круче 1 : 1,5. 7.3.4 Определение скорости течения воды в водоотводных сооружениях Скорость течения потока зависит от расхода, продольного уклона дна, размеров поперечного сечения, состояния поверхности дна и откосов. При известном расходе и размерах живого сечения потока 151

v Q  ,

(7.14)

где Q – расчетный расход м3/с; ω – площадь живого сечения потока, м2. При известном уклоне и размерах живого сечения потока скорость определяется по формуле (7.12). Расчетное значение скорости потока должно соответствовать виду грунта русла. Для различных видов грунтов установлены допустимые (неразмывающие) средние скорости течения vдоп (табл. 7.3). Таблица 7.3 – Допускаемые (неразмывающие) скорости для связных грунтов

Грунт

Супесь

Донная неразмыРазновидность вающая скорость грунтов vдоп, м/с

Средние неразмывающие скорости v, м/с, при плоском равномерном движении воды и глубине русел, м 3и 0,2 – 0,5 1 2 больше 0,20 0,25 0,30 0,35 0,30 0,40 0,45 0,50 0,40 0,50 0,55 0,60 0,50 0,60 0,70 0,80

Малоплотная Среднеплотная Плотная Очень плотная

0,20 0,30 0,40 0,50

Глина и Малоплотные суглинок Среднеплотные Плотные Очень плотные

0,35 0,7 1,00 0,40

0,35 0,70 0,00 0,55

0,40 0,85 1,20 1,70

0,45 0,95 1,40 0,90

0,50 1,1 1,50 2,10

Лёсс

0,30 0,60 0,8 1,10

0,30 0,60 0,80 1,10

0,40 0,70 1,00 1,30

0,45 0,80 1,20 1,50

0,50 0,85 1,30 1,70

Малоплотный Среднеплотный Плотный Очень плотный

Если расчетная скорость потока будет больше допустимой, принимают тип укрепления русла водоотвода, допускаемая скорость для которого соответствует расчетной скорости v (табл. 7.4).

152

Таблица 7.4 – Допускаемые скорости течения воды для укреплений

Тип укрепления

Одерновка плашмя Одерновка в стенку Каменная наброска из булыжника с галькой Грунты, укрепленные битумом Одиночное мощение на щебне То же самое То же самое Одиночное мощение с подбором лица и грубым приколом на щебне То же самое То же самое Двойное мощение из рваного камня на щебне Бутовая кладка из известняка Бетон марки 150 Бутовая кладка из камней крепких пород Бетонные лотки

Размер камней, см

Допустимые скорости течения, м/с, при средней глубине потока, м 0,4

1,0

2,0

3,0

– –

0,9 1,5

1,1 1,8

1,3 2,0

1,4 2,2

7,5

2,0

2,4

2,8

3,1

–

2,3

2,7

3,0

3,3

15 20 25

2,5 3,0 3,5

3,0 3,5 4,0

3,5 4,0 4,5

4,0 4,5 5,0

20 25 30

3,5 4,0 4,5

4,5 4,5 5,0

5,0 5,5 6,0

5,5 5,5 6,0

15–20

3,5

4,5

5,0

5,5

– –

3,0 6,0

3,5 7,0

4,0 8,0

4,5 9,0

– –

6,5 12,0

8,0 14

10,0 16,0

12,0 18,0

Приведенные в таблицах допускаемые скорости интерполировать не рекомендуется. Для промежуточных глубин допускаемые скорости принимаются по ближайшему табличному значению глубины.

153

7.3.5 Назначение типа укрепления водоотводных сооружений Чтобы поток воды не размывал русло, при скоростях течения в канавах и кюветах, превышающих допустимые скорости для грунта, предусматривают его укрепление. Назначение типа укрепления зависит от скорости протекания воды, наличия местных материалов, климатических условий (табл. 7.4). В районах с умеренным и влажным климатом при грунтах, пригодных для произрастания трав, при скорости воды до 1 м/с укрепление принимают засевом травой. В благоприятных грунтовых и климатических условиях при скорости воды до 3,5 м/с при экономической целесообразности принимают укрепление бетонными плитами, а при агрессивных потоках воды – укрепление грунтом, пропитанным битумом, или асфальтобетонными плитами. Если размеры канав или кюветов назначают не по гидравлическому расчету, тип укрепления выбирают в зависимости от величины продольного уклона, основываясь на опыте многолетней практики: при продольном уклоне до 10 ‰ в песчаных грунтах и до 20 ‰ в суглинистых – без укрепления; при уклоне до 30 ‰ – одерновка; от 30 до 50 ‰ – мощение; более 50 ‰ – перепады и лотки. 7.4 Проектирование дренажа Дренаж устраивают в случаях недостаточного возвышения поверхности дорожной одежды над расчетным уровнем грунтовых вод или над поверхностью земли на участках с необеспеченным стоком (табл. А.9), а также в случаях, когда грунтовые воды могут нарушить прочность и устойчивость земляного полотна. Наиболее распространенными дренажными устройствами земляного полотна являются капилляропрерывающие прослойки (поглощающие, дренирующие и изолирующие) и продольный закрытый трубчатый дренаж. Дерн или растительный грунт под капилляропрерывающими прослойками необходимо удалить, поверхность спланировать и тщательно уплотнить. При устройстве поглощающих прослоек поверхности должен придаваться продольный уклон не менее 3 ‰. Продольный закрытый трубчатый дренаж может быть совершенного и несовершенного типов. Совершенный дренаж служит для перехвата грунтовых вод в основании земляного полотна 154

при залегании водоупора на глубине до 3 м от бровки земляного полотна. При залегании водоупора на глубине более 3 м от бровки земляного полотна предусматривают дренаж несовершенного типа для понижения уровня грунтовых вод под земляным полотном. Трубчатые дрены представляют собой перфорированные трубы диаметром 0,1 – 0,3 м или трубофильтры, не требующие фильтрующей засыпки. Наименьший уклон дренажа должен быть в песчаных грунтах 3 ‰, в глинистых грунтах 2 ‰. Наибольший уклон должен соответствовать максимально допустимой скорости 1 м/с. Дренаж можно располагать под откосом насыпи, у подошвы насыпи или в кювете. В выемке дренаж можно располагать в кювете, на берме или откосе. В проектирование дренажа входят гидрологические расчеты по определению притока воды в дренаж и определению глубины его залегания. Трубчатый дренаж рассчитывается по формулам равномерного движения воды. Дренажными устройствами дорожной одежды являются дренирующие слои, устраиваемые из песка, гравия, шлаков и других фильтрующих местных материалов. Дренирующие слои предусматриваются: в выемках и невысоких насыпях при неглубоком залегании грунтовых вод; при длительном подтоплении земляного полотна поверхностными водами; на участках с затяжными продольными уклонами и вогнутыми кривыми продольного профиля; при большом количестве осадков. Дренирующие слои устраивают на всю ширину земляного полотна. На дорогах І – ІІІ категорий дренирующий слой может быть устроен на ширину проезжей части и укрепительных полос, а для отвода воды из дренирующего слоя вдоль укрепительной полосы укладывают продольные дрены, из коорых вода сбрасывается поперечными дренами. Расстояние между ними определяется расчетом (но не менее чем через 50 м). На участках с затяжными уклонами для перехвата и отвода воды из дренирующего слоя предусматривают перпендикулярно проезжей части дрены или валики из крупнопористых материалов.

155

Вопросы для контроля и самоконтроля знаний 1. Назначение системы водоотвода. 2. Расположение водоотводных сооружений. 3. Напишите формулу полного стока. 4. Напишите формулу расчетного расхода воды для дренажа. 5. Что включает в себя проектирование сооружений поверхностного водоотвода? 6. В каких случаях допускается не устраивать кювет? 7. Расположение водоотводных сооружений в плане. 8. Минимально допустимые размеры канав. 9. Как определяется скорость течения воды в водоотводных сооружениях? 10. Типы укрепления водоотводных сооружений. 11. Назначение дренажа. 12. Виды дренажа. 13. Что такое совершенный и несовершенный дренаж? 14. Наименьший уклон дренажа. 15. Места устройства дренажа. 16. Какие сооружения относятся к системе водоотвода? 17. В каких случаях устраиваются дренирующие слои? 18. Типы продольного закрытого трубчатого дренажа. Их назначение. 19. Из каких соображений назначаются размеры водоотводных сооружений? 20. В каких случаях устраиваются поглощающие колодцы и испарительные бассейны? 21. Какие сооружения для водоотвода принимают при крутых склонах? 22. В каких случаях устраивают нагорные канавы?

156

8 ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАЗВЯЗОК ДОРОГ 8.1 Общие сведения о развязках дорог 8.1.1 Классификация развязок дорог Значительный рост интенсивности движения на автомобильных дорогах приводит к соответствующему увеличению количества дорожно-транспортных происшествий (ДТП), значительная часть которых случается в местах пересечения транспортных потоков в одном уровне. Места пересечений, примыканий и разветвлений автомобильных дорог, то есть участки дорог, на которых возможен переход автомобилей с одного направления на другое, называют развязками дорог [3]. В практике проектирования используют следующие основные типы пересечений автомобильных дорог: – пересечение в одном уровне; – пересечение в одном уровне, но без пересечения потоков, с движением по кругу; – пересечение в разных уровнях. Выбор типа развязки зависит от ряда факторов. Основными из них являются суммарная перспективная интенсивность движения автомобилей и состав транспортных потоков по всем направлениям. Выбор класса и схемы развязок дорог и обоснование технических решений следует выполнять на основе технико-экономического сравнения вариантов с учетом их пропускной способности, безопасности и удобства движения, дорожно-транспортных затрат на их строительство и содержание, архитектурно-эстетичных требований, требований охраны окружающей природной среды и рационального использования сельскохозяйственных угодий. В зависимости от категории пересекающихся дорог развязки разделяют на классы согласно таблице 8.1 (табл. 9.1 [3]). В данном учебном пособии рассматриваются вопросы проектирования развязок дорог в разных уровнях. В практике дорожного строительства используется большое количество видов развязок дорог, которые условно можно разделить на три группы: – развязки, имеющие в основе элементы типа «клеверный лист»; – развязки, имеющие в основе элементы кольца; – развязки с параллельным расположением право- и левоповоротных съездов. 157

Таблица 8.1 – Классификация развязок дорог Категория дорог, Класс которые развязки пересекаются или примыкают І І-а – І -а І-а – І -б І-а – ІІ І-а – ІІІ І-б – ІІ І-б – ІІІ ІІ – ІІ ІІ – ІІІ ( при суммарной интенсивности свыше 11000 прив/авто/сутки) ІІ І-а – ІV І-а – V III ІII – ІII

ІV

І-а – ІV І-а – V

ІІ – ІV ІІ – V ІІІ – ІV ІІІ – V

VІ

Типы развязок В разных уровнях

В разных уровнях В одном уровне

В одном уровне с отогнанными левыми поворотами

В одном уровне

ІV – ІV ІV – V V–V 158

Обустройство развязки переходноскорост-ными полосами (ПСП) С ПСП на всех дорогах

Без ПСП на дорогах низшей категории С ПСП на всех дорогах и канализированием левоповоротных направлений Без ПСП на дорогах низшей категории

Без ПСП на дорогах низшей категории и канализированием левоповоротных направ-лений на дороге высшей категории Без ПСП на всех дорогах

8.1.2 Развязки дорог, имеющие в основе элементы типа «клеверный лист» Развязка типа «клеверный лист» является наиболее распространенным типом пересечения автомобильных дорог в разных уровнях (рис. 8.1). Ее используют при пересечении дорог высоких категорий.

Рисунок 8.1 – Дорожная развязка типа «клеверный лист» При пересечении типа «клеверный лист» в центре устраивают путепровод, а пересекающиеся дороги соединяют между собой съездами: левоповоротными и правоповоротными. Поворот влево выполняется путем поворота вправо на 270º (10º) по так называемой левоповоротной петле, напоминающей лист клевера. Все съезды дорожной развязки типа «клеверный лист» вливаются в проезжие части пересекающихся дорог с правой стороны, что отвечает основному принципу проектирования автомобильных магистралей, согласно которому все ответвления и

159

примыкания дорог должны устраиваться с правой стороны (по ходу движения). Преимущество «клеверного листа» сравнительно с другими типами развязок дорог состоит в возможности проектирования правоповоротных съездов с использованием кривых большего радиуса при небольших продольных уклонах, позволяющих допускать на этих съездах высокие скорости движения. Достоинством «клеверного листа» является также наличие одного путепровода. Недостатки развязки типа «клеверный лист» а состоят в наличии значительных перепробегов на левоповоротных съездах; развязка занимает большую площадь земли; наличие четырех мест пересечения транспортных потоков на левоповоротных съездах, что приводит к некоторому снижению пропускной способности этих съездов и увеличению количества дорожно-транспортных происшествий. Под путепроводом, как правило, проходит дорога более высокой категории. Кроме полной развязки дорог типа «клеверный лист» встречаются три разновидности розвязок типа неполного «клеверного листа»: 1) с четырьмя однопутными съездами (рис. 8.2 а); 2) с двумя двухпутными съездами, расположенными в соседних четвертях (рис. 8.2 б, в); 3) с двумя двухпутными съездами, расположенными в накрестлежащих четвертях (рис. 8.2 г). Неполный «клеверный лист» обычно используют при пересечении дорог высоких категорий с дорогами более низких категорий, интенсивность движения на которых небольшая и устройство самостоятельных съездов экономически нецелесообразно. Та или другая разновидность неполного «клеверного листа» используется в зависимости от рельефа местности и ситуации. Точки пересечения потоков в одном уровне, имеющие место на развязках типа неполного «клеверного листа», допускаются на дорогах низших категорий. Такие решения можно рекомендовать только при небольшой интенсивности движения с будущим переустройством их до типа полного «клеверного листа». Примыкание типа «трубы» (рис. 8.3 а) получается на основе использования элементов «клеверного листа». Каждый поворачивающий поток движения здесь имеет свой собственный 160

съезд, причем левоповоротные съезды на значительном протяжении имеют общее земляное полотно и, таким образом, представляют собой на этом участке двухпутный съезд, движение по которому происходит в противоположных направлениях. а)

б)

в)

г)

Рисунок 8.2 – Схемы развязок дорог по типу неполного «клеверного листа» Листовидный тип примыкания (рис. 8.3 б) представляет собой половину «клеверного листа». Так же как и в случае примыкания по типу «трубы», здесь каждый поварачивающий поток имеет свой собственный съезд. В зависимости от конкретных условий местности левоповоротные съезды на примыкании по типу «трубы» могут быть расположены слева или справа от путепровода. Листовидный тип примыкания, в сравнении с примыканием по типу «трубы», занимает несколько большую площадь и содержит участки пересечения левоповоротных съездов. 161

а)

б)

а) по типу «трубы» б) листовидный тип Рисунок 8.3 – Схемы примыканий 8.1.3 Развязки дорог, имеющие в основе элементы кольца К таким развязкам относятся развязки, имеющие: распределительное кольцо с пятью (рис. 8.4 а) или с двумя путепроводами (рис. 8.4 б), распределительное кольцо улучшенного типа (рис. 8.4 в), пересечение турбинного типа (рис. 8.4 г) и прочие. Главной особенностью большинства развязок кольцевого типа является наличие на кольце участков для перераспределения транспортных потоков, поворачивающих налево и направо (cd). Этот участок должен иметь длину, достаточную для перераспределения потоков автомобилей, движущихся с расчетной скоростью, а также двухполосную проезжую часть. Развязка по типу распределительного кольца с пятью путепроводами применяется при пересечении равнозначных дорог (автомагистралей). Она довольно проста по конструкции, на ней легко ориентироваться водителям. На развязках кольцевого типа поток с правоповоротным движением находится в менее благоприятных условиях, поскольку смешивается с левоповоротным потоком. Правоповоротное движение выполняется путем поворота не только вправо, но и влево, а наличие участков cd (рис. 8.4 а, б, в) не позволяет проектировать правоповоротные съезды с помощью больших радиусов. Распределительное кольцо с двумя путепроводами используется при пересечении автомагистрали с второстепенной дорогой. При этом скоростной поток автомагистрали проходит по прямой, а пересекающий поток второстепенной дороги – по кольцу (рис. 8.4 б).

162

Преимуществами этой развязки, в сравнении с развязкой, имеющей кольцо с пятью путепроводами, являются меньшее количество путепроводов и более низкая стоимость строительства. Кольцевые развязки с двумя путепроводами имеют те же недостатки, что и развязки с пятью путепроводами. Кроме того основной поток второстепенной дороги будет проходить по кольцу, что несколько неудобно для движения и приводит к большему перепробегу. а)

б)

в)

г)

Рисунок 8.4 – Схемы пересечений, имеющих в основе элементы кольца Некоторые недостатки, которые имеют кольцевые развязки с пятью и двумя путепроводами устраняются на развязках распределительного кольца улучшенного и турбинного типов. Однако эти решения имеют свои недостатки (сложная конфигурация, увеличенная стоимость строительства, короткие обратные кривые, 163

вливание левоповоротных съездов с левой стороны и др.), что ограничивает их использование. К развязкам кольцевого типа относятся кольцевой (рис. 8.5 а) и грушевидный (рис. 8.5 б) типы примыкания. Оба эти примыкания имеют по два путепровода. На примыкании кольцевого типа все съезды вливаются в кольцо и проезжую часть автомагистрали с правой стороны. На кольце левоповоротные потоки смешиваются. На грушевидном типе примыкания каждый левоповоротный поток имеет свой собственный съезд, в результате чего смешивание левоповоротных потоков между собой отсутствует. а)

б)

Рисунок 8.5 – Схемы примыканий, имеющих в основе элементы кольца 8.1.4 Развязки дорог с параллельным расположением право- и левоповоротных съездов К этим развязкам относятся ромбовидный тип пересечения (рис. 8.6 а), пересечение по типу криволинейного четырехугольника (рис. 8.6 б), Т – образный тип примыкания (рис. 8.7 а), примыкание по типу треугольника (рис. 8.7 б) и прочие. На ромбовидном типе пересечения потоки каждой автомагистрали проводятся в разных уровнях, в результате чего левоповоротные потоки получают возможность поворачивать непосредственно влево. Развязка имеет девять путепроводов. Каждый поворачивающий поток движения имеет свой собственный съезд, вследствие чего здесь отсутствует смешивание потоков. Пересечение этого типа характеризуется следующими недостатками: присоединение левоповоротных съездов с левой 164

стороны; большое количество (девять) путепроводов, восемь из которых косые; значительные затраты при строительстве. а)

б)

Рисунок 8.6 – Схемы пересечений с параллельным расположением лево- и правоповоротных съездов а)

б)

Рисунок 8.7 – Схемы примыканий с параллельным расположением лево- и правоповоротных съездов Суть пересечения по типу четырехугольника заключается в том, что во всех точках пересечения потоков движения устраивают путепроводы. Пересечение имеет много общего с пересечением ромбовидного типа. Оба направления каждой автомагистрали на развязке проводятся в разных уровнях, поэтому левоповоротные потоки могут поворачивать непосредственно влево. В связи с наличием шестнадцати путепроводов стоимость строительства развязки довольно высокая. Т – образный тип примыкания по своей конструкции близок к пересечению ромбовидного типа и криволинейного четырехугольника. Во всех точках пересечения потоков движения 165

здесь также устраиваются путепроводы. Для каждого поворачивающего потока движения на развязке устраивается свой собственный съезд, вследствие чего отсутствует смешивание потоков. Развязка имеет три косых путепровода. Примыкание левоповоротных съездов к проезжей части автомагистралей выполняется с левой стороны. На примыкании по типу треугольника каждый левоповоротный съезд пересекает основную магистраль и располагается параллельно соответствующему правоповоротному съезду. В результате транспортная развязка имеет три путепровода, два из которых – косые (рис. 8.7 б). Каждый поворачивающий поток имеет свой собственный съезд. 8.2 Выбор типа развязки дорог и основные нормы проектирования 8.2.1 Выбор типа пересечения и примыкания В соответствии с ДБН В.2.3-4:2007 [3] развязки дорог следует проектировать на основе перспективной интенсивности движения и состава транспортных потоков по всем направлениям. Выбор типа и схемы развязок дорог и обоснование технических решений выполняют на основе технико-экономического сравнения вариантов с учетом их пропускной способности, безопасности и удобства движения, дорожно-транспортных затрат на их строительство и эксплуатацию, архитектурно-эстетичных требований к охране окружающей среды, рационального использования близлежащих земельных участков. Место пересечения и примыкания дорог следует по возможности выбирать на свободных площадках и на прямых участках дорог, которые пересекаются или примыкают. Пересекать существующую дорогу желательно в местах, где она близка к горизонтальной и проходит в выемках или невысоких (до 1 – 1,5 м) насыпях. Пересечение и примыкание автомобильных дорог в разных уровнях, согласно табл. 8.1, следует принимать на развязках І класса. Развязки дорог следует проектировать с таким расчетом, чтобы на дорогах І и ІІ категорий не было левых поворотов, а также въездов и съездов с левыми поворотами, при которых основные потоки движения пересекаются в одном уровне. При этом должно быть обеспечено безопасное и удобное движение автомобилей с 166

расчетными скоростями на основных направлениях и минимальное время проезда автомобилями узла пересечения. На пересечениях с дорогами ІІІ категории и ниже разрешаются схемы узлов в разных уровнях, которые допускают пересечение основных направлений движения на этих дорогах в одном уровне (неполные дорожные развязки). При этом необходимо учитывать перспективное развитие дорог и развязки с минимальной перестройкой. 8.2.2 Основные нормы проектирования При проектировании развязок дорог необходимо руководствоваться требованиями раздела 9 ДБН В.2.3-4:2007 [3]. Основные требования сводятся к следующему. Развязки дорог следует располагать на прямых участках дорог и на свободных от застройки территориях. Продольный уклон дорог на подходах к развязкам дорог на расстоянии видимости для остановки автомобиля (табл. А.4) не должен быть более 40 ‰. Дороги сельскохозяйственного назначения и скотопрогоны при пересечении с дорогами I-ІІІ категорий следует отводить к ближним искусственным сооружениям с соответствующим обустройством. В случае, когда такие сооружения отсутствуют на участках дорог более 3 км, при необходимости нужно предусматривать их устройство. Габариты искусственных сооружений для дорог сельскохозяйственного назначения и скотопрогонов при отсутствии специальных требований заинтересованных организаций следует принимать по таблице 8.2. Таблица 8.2 – Габариты сооружений для дорог сельскохозяйственного назначения и скотопрогонов Назначение сооружения Для дорог сельскохозяйственного назначения Для скотопрогонов

Ширина, м 6

Высота, м 4,5

2,5

Правоповоротные и левоповоротные съезды на развязках в разных уровнях следует проектировать с учетом обеспечения расчетных скоростей, приведенных в таблице 8.3. При острых углах примыкания или пересечения съезды на развязках следует выполнять одной кривой без прямых вставок.

167

Таблица 8.3 – Расчетные скорости на съездах развязок Минимальная расчетная скорость, км/ч, при количестве автомобилей на съездах, % Класс правоповоротных левоповоротных развязки до 15 15–30 свыше до 15 15–30 свыше 30 30 І 60 65 70 40 45 50 ІІ 50 50 60 30 40 45 Примечание – Количество автомобилей на съездах принято в процентах от интенсивности автомобилей, въезжающих на развязку с одного направления. Устройство съездов, составленных из обратных кривых, допускается в исключительных случаях. Правоповоротные и левоповоротные съезды соединяются с пересекающимися или примыкающими дорогами через переходные кривые. Длина переходной кривой определяется в зависимости от величины радиуса по таблице А.6 (табл. 5.9 [3]). В стесненных условиях (застройка, наличие коммуникаций и т. п.), при соответствующем технико-экономическом обосновании допускается проектировать сжатые развязки типа «клеверного листа» с радиусами левоповоротных съездов 30 м. Ширину проезжей части однополосных съездов следует назначать 6,0 м, и укрепленных полос обочин по 0,5 м без дополнительного расширения на кривых. При интенсивности движения на съездах большей, чем расчетная пропускная способность одной полосы, следует проектировать двухполосные съезды с шириной проезжей части не менее 7,5 м, плюс дополнительное расширение на криволинейных участках согласно таблице А.8 (табл. 5.4 [3]). Ширина обочины с внутренней стороны закруглений должна быть не менее 1,5 м, с внешней – 3,0 м. Обочины на всю ширину следует устраивать из плотных щебеночных или гравийных смесей, а при соответствующем обосновании – из каменных материалов, обработанных вяжущим, асфальтобетона или бетонных плит. Ширину обочины на прямолинейных участках съездов с обеих сторон следует назначать по 2,5 м. Переход от одной ширины обочины к другой на закруглениях осуществляют в пределах длины переходной кривой. 168

На всех съездах в пределах кривых в зависимости от радиуса кривой и климатических условий устраивают вираж с уклоном 20 – 60 промилей (‰). Величина дополнительного продольного уклона внешней кромки проезжей части на участке отгона виража не должна превышать 10 ‰. Продольные уклоны дорог на подходах к путепроводу и на съездах должны быть не более 40 ‰. Наименьшие радиусы вертикальных кривых в продольном профиле следует назначать согласно расчетным скоростям по таблице А.4 (табл. 5.6 [3]). На дорожных развязках в разных уровнях необходимо предусматривать меры по обеспечению боковой видимости во время движения на кривых и в зонах въездов и съездов с дороги. Наименьшее расстояние боковой видимости от кромки проезжей части необходимо назначать 25 м для дорог І и ІІ категорий и 15 м для дорог ІІІ – IV категорий. Боковая видимость обеспечивается планированием и расчисткой близлежащей территории. В зоне развязок допускается устройство стоянок автомобилей, автобусных остановок и других сооружений при условии обеспечения как боковой, так и продольной видимости. Съезды из дорог І-IV категорий и заезды на них нужно выполнять с устройством переходно-скоростных полос (ПСП), которые являются обязательным элементом развязки в разных уровнях независимо от интенсивности движения. Длину переходно-скоростных полос в зависимости от продольного уклона дорог назначают согласно таблице 8.4 (табл. 9.5 [3]), а в пересеченной и горной местности – по расчету. Переходно-скоростные полосы в зоне пересечений и примыканий перед съездами отделяют от основных полос движения разделительной полосой шириной 0,75 м для дорог І и ІІ категорий и 0,5 м – для дорог ІІІ и ІV категорий. Переход к полной разделительной полосе выполняют на протяжении 16 м и 9 м соответственно. Разделительные полосы устраивают в одном уровне с прилегающими полосами движения и выделяют разметкой. Ширину переходно-скоростных полос назначают такой же, как и основных полос проезжей части. При установлении борта по кромке переходно-скоростной полосы, последнюю уширяют на удвоенное значение его превышения над проезжей частью дороги.

169

Таблица 8.4 – Длина переходно-скоростных полос Длина полосы полной Длина отгона ширины, м полосы Категория Продольный разгона и дороги уклон для тормодля разгона жения торможения, м I-а, – 40 110 110 80 I-б – 20 130 105 0 150 100 +20 170 95 +40 190 90 ІІ – III – 40 80 85 60 – 20 90 80 0 100 75 +20 120 70 +40 150 65 Соединение переходно-скоростной полосы с обочиной осуществляется за счет укрепленной полосы шириной 0,75 м на дорогах І и ІІ категорий и 0,5 м на дорогах ІІІ и ІV категорий. Покрытие на переходно-скоростных полосах должно, по возможности, отличаться от основного проезда цветом. Отгон полос торможения следует начинать с выступа величиной 0,5 м. Высоту габарита под путепроводами принимают при пересечении дорог: I – ІІІ категорий – 5 м; ІV – V категорий – 4,5 м. Габарит высоты измеряют от наиболее высоких отметок проезжей части дороги, которая пересекается. Целесообразно предусматривать увеличение габарита высоты на 15 – 25 см для будущего усиления дорожной одежды. Ширина габарита путепровода включает проезжую часть, переходно-скоростные полосы, полосы безопасности и разделительные полосы и назначается в соответствии с рис. 8.8.

170

І категория 1,25

3,75

7,5(11,25)

6,00

7,5(11,25)

3,75

1,25

0,75

b 1,25

3,75

ІІ категория b

7,50 0,75

0,75

b 1,00

3,50

1,25

3,75

ІІІ категория b 3,50

7,00

1,00

0,50

ІV категория

1,00

3,00

6,00

0,50

3,00

1,00

0,50

Рисунок 8.8 – Схемы поперечных сечений путепроводов на развязках дорог 8.3 Построение геометрической схемы развязок 8.3.1 Расчеты геометрических элементов развязок дорог типа «клеверный лист» 8.3.1.1 Расчеты геометрических элементов левоповоротных съездов В развязках дорог типа «клеверный лист» в пределах четверти располагаются лево- и правоповоротный съезды (рис. 8.9, 8.10). Л е в о п о в о р о т н ы й съезд представляет собой петлю, которая обеспечивает поворот налево без пересечения транспортных потоков путем поворота направо на угол, близкий к 270º. Исходными данными для расчетов геометрических элементов и разбивки левоповоротного съезда являются: – угол пересечения автомобильных дорог  (может быть >90º, <90º, = 90º); 171

– радиус съезда R; – переходная кривая L с известными элементами: сдвижкой кривой р, дополнительным тангенсом t, углом переходной кривой  и координатами конца переходной кривой Хк и Ук. Элементы переходной кривой принимаются по таблицам [5] или рассчитываются по формулам: L3

;

(8.1)

L2 L4 Yк   ; 6 R 336 R3

(8.2)

р = Ук – R(1 – cos);

(8.3)

Xк  L 



40 R 2

L (радиан); 2R

t = Xк – R∙sin.

(8.4) (8.5)

Начальной точкой для разбивки левоповоротного съезда является точка пересечения осей переходно-скоростных полос (или крайних полос движения, если переходно-скоростные полосы не устраиваются) О (рис. 8.9). Расстояние от оси крайней полосы движения до оси переходноскоростной полосы определяется по формуле с = b + е, где b – ширина основной полосы движения (рис.8.8); е – ширина разделительной полосы. Для возможности разбивки съезда определяются: – положение центра съезда O1 , которое находится биссектрисе угла , по формуле OO1 

R p ; sin (α / 2)

(8.6)

на (8.7)

– положение начала переходной кривой В где

OB = ON – t,

(8.8)

ON  OO1 cos ( a / 2);

(8.9)

172

– положение конца переходной характеризуется координатами Хк, Ук. Ось ОПД

кривой

Н 

Sтор



xк

Конец съезда №1

которое

Ось ПСП

yк

Sш

М,

Ось ПСП

В 

Ось ОПД

 М

yк t

xк

Sш

Sраз

Начало съезда №1

Рисунок 8.9 – Схема левоповоротного съезда Между точками М (концами переходных кривых) очерчивается круговая кривая радиусом R, которая стягивает угол , определяемый по формуле

 = 180º +  – 2.

(8.10)

Длина этой кривой КМЕМ определяется по известной формуле  R K МЕМ  . (8.11) 180

В формулах (8.10), (8.11) углы  и  выражаются в градусах и долях градуса. Для перевода угла  из радианов (формула 8.4) в градусы необходимо умножить его на 57,29577. От точек В в зависимости от направления движения откладываются участки торможения Sтор или разгона Sраз и участки отгона переходно-скоростных полос Sш согласно табл. 8.4 и в зависимости от категории дорог. Таким образом получают положение начала съезда А и конца съезда С. Для начала и конца съезда 173

определяется собственное пикетажное положение и выполняется привязка к пикетажу на пересекающихся дорогах. Общая длина левоповоротного съезда определяется по формуле Lл.с  Sш1  Sтор  L  К МЕМ  L  S раз  Sш2 .

(8.12)

8.3.1.2 Расчеты геометрических элементов правоповоротных съездов Правоповоротный съезд (рис. 8.10), как правило, представляет собой два одинаковых закругления с прямолинейной вставкой между ними, что обеспечивают поворот направо. Исходными данными для геометрических расчетов и разбивки правоповоротного съезда (как и левоповоротного) являются: – углы поворота закруглений раные 90º – /2; – радиус закругления R; – длина переходной кривой L с известными элементами: р, t, , Хк и Ук, определяемым по формулам (8.1 – 8.5) или по таблицам [5]; – тангенс круговой кривой Тк, который для радиуса R и угла 90º – /2 определяется по таблицам [4] или по известной формуле 1 α Tк  R tg  90 о  . 2 2

Положение оси правоповоротного съезда (точка Н пересечения оси с биссектрисой угла ) находится как (рис. 8.9) где

ОН  ОЕ  ЕН ,

(8.13)

ОЕ  ОО1  R.

(8.14)

Расстояние между осями съездов в месте их самого большого сближения (рис. 8.11) определяется по зависимости ЕН  11, 25  mh,

(8.15)

где m – крутизна закложения откоса; h – возможное превышение точки Е над точкой Н (или наоборот).

174

Ось дороги Ось ОПД Ось ПСП

Конец съезда №2 Sш Sраз хк



Тк

90   L

90   Е



О хк t

L Тк

Тк

хк

Sтор

Начало съезда №2



Sш

Ось ПСП Ось ОПД

Рисунок 8.10 – Схема правоповоротного съезда Поскольку при построении геометрической схемы развязки превышение h еще неизвестно, допускается принять ЕН = 12...15 м. Это расстояние должно быть позже уточнено при построении продольных профилей съездов. Положение вершин углов поворота определяется из ОНG (рис. 8.10) OG 

OH . α cos 2

(8.16)

Расстояние между вершинами углов поворота GG  2GH  2OG  sin( a / 2). 175

(8.17)

Н 1:m

Е 5,5/2

3,0

5,5/2

Рисунок 8.11 – Схема к определению минимального расстояния между съездами Длина прямой вставки WW  GG – 2(Tк  t ).

(8.18)

От точек В, по аналогии с левоповоротным съездом, откладываются участки торможения Sтор или разгона Sраз и участки отгона переходно-скоростных полос Sш. Таким образом получают положение начала и конца съезда, для которых определяется собственное пикетажное положение и выполняется привязка к пикетажу на дорогах, которые пересекаются. Общая длина правоповоротного съезда определяется по выражению Lп.с  Sш1  Sтор  4 L  2 K   WW  S раз  Sш 2 ,

(8.19)

где длина круговой оставшейся кривой K  определяется по формуле α    R 90о   2 β  2   . K  180о Съезды рекомендуется нумеровать цифрами: – левоповоротные – нечетными; – правоповоротные – четными.

(8.20)

8.3.1.3 Расчеты геометрических элементов дополнительных левоповоротных съездов на развязках типа неполный «клеверный лист» В связи с невозможностью устройства левоповоротного съезда во второй четверти на развяках по типу неполный «клеверный лист», устраивается вспомогательный съезд в первой четверти (рис. 8.12). 176

Поворот налево в этом случае выполняется путем поворота сначала влево из основной полосы движения на правоповоротный съезд № 2, а потом направо. Угол поворота получается в результате пересечения правоповоротного съезда № 2 с основной полосой встречного движения по проектируемой дороге. Этот угол составит a  180º –(90º – a / 2),

(8.21)

Тангенс круговой кривой определяется по известной формуле Т к  R·tg ( a / 2).

(8.22)

Т з  Тк  t,

(8.23)

Тангенс закругления где t – вспомогательный тангенс переходной кривой. Кривая закругления и одновременно длина съезда составит  R  K з  2L  , (8.24) 180о

где L – длина переходной кривой.

Ось ПСП

- да по ез во с ъ ра го ь п тно О с о ро в

Ось ОПД

Е Xк

М О1

Tз

О2 Yк

В Ось ПСП

О Yк Ось ОПД

Xк

Tз

Рисунок 8.12 – Схема дополнительного левоповоротного съезда 177

8.3.1.4 Расчеты геометрических элементов дополнительных правоповоротных съездов на развязках типа неполный «клеверный лист» Дополнительный правоповоротный съезд предназначен для выполнения правого поворота из существующей дороги на проектируемую (рис. 8.13). Поворот направо в этом случае выполняется через петлю левоповоротного съезда № 1 с устройством дополнительного съезда на основную полосу движения. Вершина угла поворота (точка S) образуется в результате пересечения касательной к оси левоповоротного съезда № 1 в точке Е и оси основной полосы движения. Для определения ее положения находят расстояние ОО2 по формуле k , (8.25) sin α / 2 где k – расстояние от оси переходно-скоростной полосы до оси встречной полосы движения. Определяется по формуле OO2 

k  2b  e,

где b – ширина полосы движения; е – ширина разделительной полосы (рис. 8.8).

Рисунок 8.13 – Схема дополнительного правоповоротного съезда 178

(8.26)

Расстояние О2 Е составит О2 Е  О2О  ОО1  R.

(8.27)

Расстояние О2S определяем по формуле OS 2 

O2 E , cos  2 

SЕ  О2 S  sin / 2.

(8.28) (8.29)

Тангенс круговой кривой (90о  α / 2) Tк  R  tg . 2

(8.30)

Длина прямой вставки EW1  ES – Tз ,

(8.31)

где тангенс закругления Тз определяется по формуле (8.23). Длина закругления составит α  2 β) 2 . o 180

 R (90о  K з  2L 

(8.32)

Длина дополнительных правоповоротных съездов составит L  К з  ЕW1.

(8.33)

8.3.2 Расчеты геометрических элементов примыкания типа «труба» 8.3.2.1 Расчеты геометрических элементов левоповоротных съездов Примыкание типа «труба» содержат два левоповоротных съезда: с примыкающей дороги на магистральную и с магистральной – на примыкающую. Один из них проектируется, как левоповоротный съезд развязки типа «клеверный лист». Другой – как правоповоротный. При этом учитывается то обстоятельство, что левоповоротные потоки на примыкающей дороге в одном направлении тормозят, а в другом направлении разгоняются. Транзитные потоки на участках разгона или торможения отсутствуют. Поэтому исходной точкой для разбивки 179

съезда является точка пересечения осей полосы движения примыкающей дороги и переходно-скоростной полосы вдоль существующей дороги (рис. 8.14). H

Ось основной полосы движения

E М О1

Ось ПСП

В О

Tз

М G Sш

О3

S тор

S раз

Sш

Начало съезда № 1

Конец съезда № 3

О2

Ось ПСП

Начало съезда № 3

Рисунок 8.14 – Схема левоповоротного и правоповоротного съездов с примыкающей дороги Начало съезда находится в точке пересечения оси полосы движения примыкающей и оси основной дороги O2 . Расстояние OO2 определяется по формуле 3 OO2  b  e , 2

где b и е – те же величины, что и в формуле (8.6).

180

(8.34)

Если   90º, при определении OO2 необходимо учитывать величину угла. Длина съезда определится по выражению Lл.c. OO2 OB 2L  KМЕМ S раз Sш.

(8.35)

Левоповоротный съезд с существующей дороги на примыкающую представляет собой половину правоповоротного съезда развязки типа «клеверный лист». Конец съезда будет находиться в точке Н. Расстояние ЕН в этом случае принимается 6,0 м. В остальном расчеты выполняются аналогично. Длина съезда составит

где

L л.c  Sш  Sтор  2 L  K   WH ,

(8.36)

WH  GH – (Tк  t ),

(8.37)

K  – определяется по формуле (8.20).

8.3.2.2 Расчеты геометрических элементов правоповоротных съездов Начальными точками для разбивки правоповоротных съездов являются точки пересечения осей переходно-скоростных полос вдоль основной и примыкающей дороги. Эти точки являются вершинами углов поворота. Величина угла поворота для съезда из примыкающей дороги (рис. 8.14) составляет , а для съезда с основной дороги – 90-. Зная величины углов поворота, радиусы закруглений и длины переходных кривых, и пользуясь таблицами [4, 5], по известным формулам находят необходимые элементы Т з  Tк  t ; K  и длину съездов. Lп.с  Sш1  Sтор1  L  К   L  S раз  Sш 2 .

Элементы закруглений правоповоротных рассчитываются как для обычных углов поворота.

(8.38) съездов

8.3.3 Расчеты геометрических элементов развязок дорог кольцевого типа Развязки дорог кольцевого типа могут проектироваться по двум схемам: с правоповоротными съездами, не вливающимися в основное кольцо и с правоповоротными съездами, вливающимися в кольцо. 181

В первом случае устраиваются участки, на которых автомобили съезжают с кольца на правоповоротные съезды и наоборот. На этом переходном участке происходит пересечение потоков в одном уровне. При устройстве дорожных развязок по второй схеме пересечения потоков в одном уровне отсутствуют. Поэтому преимущество необходимо отдавать второй схеме. Метод расчетов кольцевых развязок с пятью путепроводами несколько отличается от метода расчетов кольцевых развязок с двумя путепроводами. Для кольцевых развязок с пятью путепроводами радиусы кольца и правоповоротных съездов могут быть назначены одинаковой величины. Минимальное значение радиуса Rmin , , которое может быть принято без превышения максимального продольного уклона в пределах четверти кольца, определяется из следующего выражения 2 Rmin H  . 4 imax

(8.39)

H , 1,57imax

(8.40)

Откуда Rmin 

где Н – превышение проезжей части путепровода над проезжей частью дороги (подмостовой габарит + строительная высота), его следует принимать 6,0 – 7,0 м; іmax – максимальный продольный уклон. Его назначают несколько меньше допустимого (до 30 ‰) для обеспечения удобства вписания вертикальных кривых. Затем выполняется проверка: позволит ли радиус Rmin устроить участки правоповоротных съездов L3 (рис. 8.15) с допустимым продольным уклоном. Расстояние L3 определяется по формуле L3 

2  Rmin  (ε  β ), 0 360

(8.41)

где угол ε определяется из выражения R  pa / 2 , cos ε  min 2 Rmin  p

где р – величина сдвижки переходной кривой; 182

(8.42)

 – угол переходной кривой, определяемый по формуле (8.4) или по таблицам [5]; а/2 – расстояние между осями переходно-скоростной полосы и дороги, определяемое по формуле а с   b  е, 2 2

(8.43)

где с – расстояние между осями крайних полос движения; b – ширина полосы движения; е – ширина разделительной полосы между основной полосой движения и переходно-скоростной. Высота, которую необходимо преодолеть на участке L3 , составляет Н 3  Н – Н1,

где

Н1 

2  Rmin (900   )  imax . 3600

(8.44) (8.45)

Максимальный уклон на участке L3 , составляет i3  Н 3 / L3 . Если i3 ≤ іmax , радиус кольца подобран правильно, и это показывает, что устройство участков L3 с допустимыми продольными уклонами возможно. В противном случае необходимо увеличить Rmin и повторить расчеты. Производится также проверка, не надвигаются ли участки L3 и L3 один на другой. Участки не надвигаются, если выполняется условие w  w  2b   ,

(8.46)

где  – угол пересечения дорог в пределах расчетной четверти. Если условие (8.46) не выполняется, значение Rmin следует увеличить. Для кольцевых развязок с двумя путепроводами радиус кольца может определяться не по формуле (8.40), а в зависимости от расчетной скорости на кольце. Проверка участка L3 выполняется аналогично. Положение основных точек развязки определяется по известным геометрическим и тригонометрическим зависимостям. Например: ОВ = (2Rmin + p)cosω и т. д.

183

Sш S раз

Sш

S mор L

R min

Рисунок 8.15 – Схема к расчетам геометрических элементов кольцевой развязки Разбивка пикетажа на кольце ведется угловым способом. Угол, отвечающий дуге в 100 м, определяется по формуле 

18000 . R

184

(8.47)

В качестве начальной точки разбивки пикетажа рекомендуется принять точку пересечения оси кольца с осью одной из пересекающихся дорог. 8.3.4 Расчеты координат для детальной разбивки съездов Детальная разбивка закруглений съездов выполняется по методу прямоугольных координат от начала закругления к его середине. Координаты точек в пределах переходных кривых определяют по формулам: X l

l5 40С 2

;

l3 l7 , Y  6С 336С 3

(8.48) (8.49)

где l – расстояние от начала переходной кривой до точки с координатами Х, Y; С – параметр клотоиды, определяемый по формуле С= R · L.

(8.50)

Координаты точек в пределах круговой кривой определяются по формулам: X  t  R sin  ,

(8.51)

Y = p + R (1 – cos),

(8.52)

где  – угол, стягиваемый дугой длиной l (с учетом переходной кривой). Угол  определяется по формулам:

 = 1 + ,

(8.53)

1 =  + ,

(8.54)

где  – угол переходной кривой;  – приращение угла , определяемое по формуле l  1800   , R

где l – шаг разбивки круговой кривой. Результаты расчетов приводят в таблице. 185

(8.55)

8.3.5 Привязка пикетажа главных точек съездов Для правильного проектирования продольных профилей съездов необходимо определить пикетажное положение главных точек съездов (начало и конец съездов, начало и конец переходноскоростных полос) в увязке с пикетажем основных дорог. Пикетажное положение точки пересечения осей основных дорог (О) всегда известно. Пикетажное положение точек пересечения осей переходноскоростных полос (рис. 8.16) на развязках по типу «клеверного листа» (при пикетаже на основных дорогах: слева – направо и снизу – вверх) определяется по формулам: по проектируемой дороге: I четверть 1 ПКт.О  ПКт.О 

а1 a  2 ; sin tg

(8.56)

ПКт.О  ПКт.О 

а1 a  2 ; sin  tg

(8.57)

ПКт.О  ПКт.О 

а1 a  2 ; sin  tg

(8.58)

ПКт.О  ПКт.О  

а1 a  2 ; sin  tg

(8.59)

ІV четверть

ІІ четверть

ІІІ четверть

по существующей дороге: I четверть ПКт.О  ПКт.О 

а2

a  1 ; sin  tg

(8.60)

ПКт.О  ПКт.О 

а2 a  1 ; sin  tg

(8.61)

ІІ четверть

ІІІ четверть

186

ПКт.О  ПКт.О 

а2 a  1 ; sin  tg

(8.62)

ІV четверть ПКт.О  ПКт.О 

а2

a  1 , sin  tg

(8.63)

Ось ПС П

где а1 – расстояние между осями существующей дороги и переходно-скоростных полос; а2 – расстояние между осями проектируемой дороги и переходно-скоростных полос.

Ось ПСП

a2 a2

a1 Ось существующей дороги

a1 О

Ось про ект и дор руемо оги й Ось ПС П

О О

Ось ПСП

Рисунок 8.16 – Схема к определению пикетажного положения осей переходно-скоростных полос Пикетажное положение других точек определяется по рисункам (8.9, 8.10, 8.11, 8.13, 8.14). Особенностью примыкания типа «труба» является то, что левоповоротый съезд с примыкающей дороги начинается с точки О, а левоповоротный съезд с существующей дороги заканчивается в точке Н (рис. 8.14). 8.3.6 Проектирование дорожных развязок в продольном профиле При проектировании дорожных развязок в продольном профиле необходимо решить следующие задачи: установить схему путепровода; 187

систему пролетных строений; тип несущей конструкции; построить продольные профили основных дорог и съездов. Схему путепровода в первом приближении рекомендуется принимать – 15 + n × 33 + 15 (где n – количество средних пролетов). При пересечении дорог І категории принимают n = 2, а при пересечении дорог других категорий n = 1. Систему пролетных строений принимают, как правило, балочноразрезную. В качестве несущей конструкции принимают тавровые предварительно напряженные балки: для средних пролетов длиной 33 м и строительной высотой 2,00 м, для крайних пролетов – 15 м. Контрольную отметку на путепроводе определяют с учетом высоты существующей дороги в месте пересечения, подмостового габарита и строительной высоты средних пролетов. Продольные профили основных дорог и съездов в курсовых и дипломных проектах строят по отметкам земли, снятым из топографического плана местности, на котором вычерчивают план транспортной развязки и разбивают пикетаж на съездах. На каждом съезде рекомендуется разбивать свой пикетаж с привязкой в пределах общих участков (участки АВ и ВС, рис. 8.9 и др.) к пикетажу на основных дорогах. Места отмыкания и примыкания съездов к дорогам рекомендуется на продольных профилях отмечать стрелкой. Стрелка проставляется выше проектной линии острием вниз – примыкание, острием вверх – отмыкание. Начало и конец съезда рекомендуется обозначать сплошной стрелкой, начало переходной кривой – пунктирной. Вдоль стрелки наносят: вверху – название точки, номер съезда и пикетажное положение точки на съезде, внизу – пикетажное положение точки по основной дороге. В характерных точках общих участков на продольных профилях основных дорог должны быть рассчитаны проектные отметки. Общие участки проектируются на общем земляном полотне. На протяжении всего общего участка проектная линия на съездах должна быть запроектирована в точном соответствии с проектной линией на основной дороге. Проектные отметки съездов на этих участках должны отличаться только на величину превышения за счет поперечного уклона. Пример определения превышения для дорог І и ІІ категории показан на рисунке 8.17. Величина превышения определяется по формуле 188

h  C  iоб  C  e   iпч  С   iоб ,

(8.64)

3,75 · 0,040 – (3,75 + 0,75) · 0,025 – 3,00 · 0,040 = – 0,08 м. 120,00 0,75

3,75

3,75 119,84

3,00 40

3,75

Рисунок 8.17 – Схема к определению превышения на общих участках земляного полотна При нанесении проектной (красной) линии на съездах и основных дорогах следует исходить из необходимости обеспечения водоотвода из всех замкнутых контуров развязки, поэтому минимальная высота насыпи должна обеспечить устройство водопропускных труб, где это нужно. На плане развязки стрелками показывают направление движения поверхностных вод. Если один из съездов запроектирован в выемке, необходимо проверить обеспечение минимального расстояния видимости и, при необходимости, срезать внутренний откос. В местах пересечения основных дорог на продольном профиле дороги, проходящей по путепроводу, должна быть приведена проектная отметка нижерасположенной дороги. Продольные профили на съездах, а также радиусы вертикальных кривых и другие элементы должны отвечать требованиям пункта 8.2.2 и ДБН В.2.3-4:2007 [3]. 8.4 Технико-экономическое сравнение вариантов пересечений и примыканий автомобильных дорог Выбор наиболее выгодного типа пересечений и примыканий автомобильных дорог выполняют на основе технико-экономического обоснования, которое рекомендуется вести путем сравнения суммарных приведенных затрат, величину которых определяют по формуле tp tp tp n Р   К c  К пр   К к. р  К в   Д  К в   S тр  К в , 1 1 1 1 189

(8.65)

где Кс – капитальные вложения в строительство развязки; Кпр – коэффициент приведения затрат, вложенных до начального года; Кв – коэффициент отдаления затрат, вложенных после начального года; Ккр – стоимость капитальных ремонтов; Д – дорожно-эксплуатационные затраты; Sтр – транспортные затраты; n – число лет строительства развязки (допускается принимать 2 года); tp – расчетный срок приведения затрат (принято назначать 20 лет). Суммарные приведенные затраты по вариантам, для получения сравнительных результатов, определяют в пределах между одними и теми же постоянными точками, лежащими на дорогах, подходящих к узлу. Положение этих точек для всех вариантов развязки назначают за наиболее отдаленными местами примыкания или отмыкания съездов (рис. 8.18). С

Рисунок 8.18 – Схема к определению постоянных точек для сравнения затрат При определении капитальных вложений в строительство развязки необходимо учесть объемы земляных работ, укрепительные работы, дорожную одежду и путепроводы. Объемы земляных работ определяют на основе продольных профилей съездов и пересекающихся дорог. Стоимость земляных работ в среднем можно принять в следующих размерах: 190

Категория грунта: – по трудности разработки І ІІ ІІІ ІV 3 – по стоимости 1 м земляных работ, у.е. 0,5 0,6 0,7 0,8. Стоимость 1 м2 путепроводов может быть принята в размере 1200 – 1400 у.е. Площадь путепровода определяется умножением его длины на ширину между поручнями. Средняя стоимость 1 м2 дорожной одежды приведена в таблице 8.5. При определении стоимости дорожной одежды необходимо учитывать краевые укрепленные полосы (на дорогах І-IV категорий). Укрепительные работы включают в себя укрепление обочин, откосов. Среднюю стоимость 1 м2 укрепительных работ принимают 0,3–1,5 у.е. Таблица 8.5 – Показатели стоимости строительства дорожной одежды Стоимость 1 м2 Категория дороги Тип покрытия дорожной одежды, у.е. І-ІІ Капитальный 45 ІІІ -“40 ІІІ Облегченный 35 ІV -“30 IV-V Переходной 20 Коэффициент приведения (Кпр) и отдаления (Кв) определяют по формулам: К пр  (1  Ен.п )t ,

Кв 

1 (1  Ен.п

(8.66) (8.67)

где Ен.п. – норматив приведения затрат. Для дорожного строительства Ен.п. = 0,08; t – промежуток в годах между сделанными затратами и базисным годом. В качестве базисного (начального) принимается год введения развязки в эксплуатацию. Значения коэффициентов приведения и отдаления затрат (при Ен.п. = 0,08) приведены в таблице 8.6. 191

Таблица 8.6 – Коэффициент приведения и отдаления затрат t, лет –7 –6 –5 –4 –3 –2 –1 0

Ктр 1,71 1,59 1,47 1,36 1,26 1,16 1,08 1,00

t, лет 1 2 3 4 5 6 7 8

t, лет 9 10 11 12 13 14 15 16

Кв 0,93 0,86 0,79 0,74 0,68 0,63 0,58 0,54

t, лет 17 18 19 20 21 22 23 24

Кв 0,50 0,46 0,43 0,40 0,37 0,34 0,31 0,29

Кв 0,27 0,29 0,23 0,215 0,20 0,18 0,17 0,16

При определении стоимости капитальных ремонтов учитывается только дорожная одежда. Ориентировочная стоимость и межремонтные сроки капитальных ремонтов дорожного покрытия (tкрг.) приведены в таблице 8.7. С учетом межремонтных сроков коэффициент отдаления затрат принимает вид 1

Кв 

(1  Ен.п )

t к. р

(8.68)

Таблица 8.7 – Средние показатели капитального ремонта Стоимость 1 м2 капитального ремонта, у.е. 50 30 20 15

Межремонтные сроки, лет

Тип покрытия Асфальтобетон Черный щебень (гравий) Щебни Гравий

18 12 9 9

Сумма дорожно-эксплуатационных определена по формуле

затрат

tp tp  Д  К о  Д сер  К о , 1 1

может

быть

(8.69)

где Д сер – средняя сумма дорожно-эксплуатационных затрат на время расченого периода, отнесенная к первому году эксплуатации развязки, у.е.;

192

tp  Ко – сумма коэффициентов отдаления затрат на расчетный 1

период. tp При tр = 20 лет –  Ко = 10,60. 1

Средняя величина дорожно-эксплуатационных затрат на 1 год на 1 м2 покрытия приведена в таблице 8.8. Таблица 8.8 – Показатели дорожно-эксплуатационных затрат Дорожно-эксплуатационные Тип покрытия затраты на 1 м2 покрытия, у.е. Цементобетон 2,0 Асфальтобетон 2,5 Черный щебень, черный гравий 3,0 Щебни, гравий 3,5 Среднюю сумму дорожно-эксплуатационных затрат Дсер в формуле (8.69) можно получить путем умножения площади покрытия на данные таблицы 8.8. В курсовом и дипломном проектах допускается дорожноэксплуатационные затраты определять только по площади дорожной одежды. Сумму приведенных транспортных затрат рассчитывают по формуле tp tp  S тр  К о  S тр(о)   К о m, 1 1

(8.70)

где Sтр(о) – транспортные затраты в базисном году расчетного периода; tp  К о  m – сумма произведения коэффициентов отдаления затрат 1

на коэффициенты увеличения интенсивности движения текущего года по отношению к базисному. Коэффициент увеличения интенсивности m определяется по формуле m  1  p t ,

193

(8.71)

где р – ежегодный прирост интенсивности движения (в долях единицы). Значение коэффициента увеличения интенсивности движения и суммы произведений коэффициентов за расчетный срок 20 лет приведены в таблице 8.9. Таблица 8.9 – Значения коэффициентов увеличения интенсивности движения и суммы произведений коэффициентов Значение коэффициентов m20 20  Коm 1

5 2,65

Прирост интенсивности, % 6 7 8 9 3,21 3,87 4,66 5,60

15,07

16,52

10 6,23

18,16 19,99 22,07 24,36

Транспортные затраты в базисном году определяются по формуле К Sтр(о)  300 N o Г ср     L м Sср , 1

(8.72)

где К – количество маршрутов на развязке; Nо – интенсивность грузовых автомобилей в базисном году, которая определяется по формуле No 

N 20 m20

;

(8.73)

Гcр – средняя грузоподъемность автомобилей, определяемая по формуле Г ср   Г і рі ,

(8.74)

γ – коэффициент использования грузоподъемности;  – коэффициент использования пробега; Lм – длина маршрута перевозок; Sср – средневзвешенная себестоимость перевозок, у.е./кНкм; Гi – грузоподъемность i-го типа автомобилей, кн.; рі – содержимое каждого типа автомобилей (в долях единицы). Средневзвешенная себестоимость перевозок может быть принята от 0,01 у.е./кН·км для дорог І категории, до 0,025 у.е./кН·км для дорог ІV категории. 194

Интенсивность движения на маршруте N20 может быть установлена с учетом того, что транспортный поток при подходе к узлу распределяется следующим образом: – прямо – 40 % потока; – влево – 30 % -“- ; – вправо – 30 % -“- . Среднетехническая скорость на маршруте ориентировочно может быть определена по формуле l Vcp  м  0,6 , tм

(8.75)

где lм – длина маршрута, км; tм – время движения по маршруту, ч. Время движения по маршруту tм может быть определено по формуле 2Sтор Sкрив 2S разг S S tм  ш     ш, V1 V1  V2 V2 V2  V3 V3

(8.76)

где Sш, Sтор, Sразг, Sкрив – длины соответствующих участков маршрута (рис. 8.19); V1, V2, V3 – расчетные скорости движения на соответствующих участках (рис. 8.19). Сумму приведенных транспортных затрат рекомендуется определять в табличной форме для всех маршрутов развязок (табл. 8.10). Если суммы приведенных затрат по вариантам значительно отличаются (больше 5 %), то преимущество отдается варианту с меньшей суммой затрат. Таблица 8.10 – Транспортные затраты на маршрутах Приведен Средняя СреднеИнтен- Длина ные Номер скорость взвешенНазвание сивность марштранспор маршна ная себесмаршрута движения, рута, тные рута маршруте, тоимость, авт/сут км затраты, км/ч у.е./км у.е. 1 АС 2 ВД … …

195

S кр

Sш V3

S тор

V2 S раз S ш ;V1 Рисунок 8.19 – Схема к определению времени движения на маршруте При незначительном различии в приведенных суммарных затратах (меньше 5 %) необходимо дополнительно рассмотреть строительные и транспортно-эксплуатационные показатели, к которым относятся: площадь земли, занимаемая развязкой; общая длина съездов; площадь дорожного покрытия; объемы оплачиваемых земляных работ; количество путепроводов и их общая длина; степень сложности выполнения работ; расчетная скорость на основных направлениях; наименьшие радиусы закруглений в плане; максимальный продольный уклон в пределах развязки; количество опасных точек; суммарный показатель, характеризующий сопоставимую безопасность развязки; пропускная способность развязки; приведенные потери от дорожно-транспортных происшествий и от занятия ценных земель и т. п. Лучший вариант в этом случае выбирается на основе комплексного рассмотрения всех показателей.

196

Вопросы для контроля и самоконтроля знаний 1. Типы пересечений дорог. 2. Классификация развязок дорог. 3. Решения, имеющие в основе элементы типа «клеверный лист». 4. Решения, имеющие в основе элементы кольца. 5. Решения с параллельным расположением право- и левоповоротных съездов. 6. Схемы примыканий, имеющих в основе элементы кольца. 7. Неполные развязки дорог. 8. Ширина обочины в пределах съездов. 9. Ширина разделительных полос. 10. Основные нормы проектирования левоповоротных съездов. 12. Основные нормы проектирования правоповоротных съездов. 13. Элементы левоповоротных съездов развязок дорог типа «клеверный лист». 14. Элементы правоповоротных съездов развязок дорог типа «клеверный лист». 15. Особенность расчетов левоповоротных съездов примыкания по типу «труба». 16. Схемы поперечных сечений путепроводов на развязках дорог. 17. Затраты, учитываемые при сравнении вариантов развязок дорог. 18. Схемы кольцевых развязок. 19. С какой стороны должны устраиваться ответвления и примыкания на автомобальных магистралях? 20. Преимущества и недостатки развязок по типу «клеверный лист». 21. Преимущества и недостатки развязок с параллельным расположением право- и левоповоротных съездов. 22. В каких случаях допускается устройство неполных развязок дорог?

197

9 ОБОРУДОВАНИЕ И БЛАГОУСТРОЙСТВО ДОРОГ 9.1 Комплекс мер по обслуживанию движения Дальность перевозок по автомобильным дорогам постоянно возрастает. Увеличивается количество дальних автобусных маршрутов, грузовых перевозок, туристических поездок на собственных автомобилях. При проектировании дороги необходимо предусмотреть комплекс мер по обслуживанию, организации и обеспечению безопасности движения. Водителям и пассажирам автомобилей, едущим на большие расстояния, требуется питание и периодический отдых. Необходима заправка автомобилей, а иногда их осмотр, обслуживание и мелкий ремонт. Для посадки и высадки пассажиров на местных автобусных пассажирских линиях нужны оборудованные площадки, имеющие крытые павильоны для ожидания при плохой погоде. На дороге в период ее эксплуатации должна быть развернута служба содержания и ремонта. В проекте для нее предусматривают рабочие помещения, гаражи для дорожных машин, мастерские, склады материалов и жилые дома для рабочих. Необходимы также информация водителей о предписываемых режимах движения по дороге путем установки дорожных знаков и указателей, аварийная служба – оказание медицинской помощи при дорожно-транспортных происшествиях и технической помощи поврежденным автомобилям. На дорогах с интенсивным движением для этого оборудуется линия телефонной связи с установкой на разделительной полосе или обочине через 1 – 2 км телефонных аппаратов, соединенных с ближайшей дорожной службой. Для обеспечения безопасности движения по дорогам устанавливают ограждения, вводят искусственное освещение опасных участков. Необходимая степень совершенства этой системы мероприятий и ее объем зависят от интенсивности движения, характера перевозок и категории дороги. В зависимости от назначения и количества останавливающихся автомобилей различают следующие виды придорожных площадок для остановки автомобилей: – автомобильные стоянки возле придорожных столовых, магазинов на время продолжительного отсутствия водителей; – площадки отдыха в стороне от дороги для кратковременной остановки автомобилей около примечательных мест и красивых видов; 198

– придорожные площадки, рассчитанные на остановку для отдыха небольшого количества автомобилей на период 2 – 3 часа; – площадки около проезжей части для кратковременной остановки 2 – 3 грузовых автомобилей на 10 – 15 минут для ликвидации мелких неполадок. Размеры площадок для стоянки автомобилей определяются исходя из количества останавливающихся одновременно автомобилей. На дорогах І и ІІ категорий у въездов в крупные города следует предусматривать стоянки вместительностью до 50 автомобилей. Площадки отдыха располагают на дорогах І и ІІ категорий через 15 – 20 км, на дорогах ІІІ категории через 25 – 35 км и IV категории через 45 – 55 км. Размеры площадок принимают исходя из перспективной интенсивности и состава движения. Места для площадок намечают в процессе изысканий. На площадках отдыха по функциональному назначению различают зону стоянки автомобилей, зону отдыха и санитарногигиеническую зону с мусоросборником и туалетом. Зона отдыха обустраивается укрытиями для отдыхающих от непогоды, озеленением, столами и скамьями, облегченными тротуарами. Желательно наличие на ней источника питьевой воды. Постоянный рост автобусных пассажирских перевозок требует создания необходимых удобств – павильонов для защиты ожидающих от непогоды, туалетов, посадочных платформ. Автопавильоны устраивают из сборных железобетонных элементов с архитектурным оформлением, учитывающим местные особенности района строительства. Автобусные остановки устраивают вблизи от населенных пунктов, на участках дорог с хорошо обеспеченной видимостью. Для уменьшения опасности при переходе пассажиров через дорогу автобусные остановки смещают одну относительно другой, а на дорогах І категории соединяют подземным переходом (рис. 9.1). Чтобы остановшиеся для приема и высадки пассажиров автобусы не создавали препятствий движению на остановках, проезжую часть расширяют, устраивая так называемые «карманы». Современные автомобильные дороги не могут обойтись без сооружений обслуживания движения, которые включают в себя следующее: – сооружения технического обслуживания автомобилей – автозаправочные станции (АЗС) для отпуска топлива, смазочных 199

материалов и продажи предметов ухода за автомобилями. Расстояние между АЗС зависит от интенсивности движения на дороге. На дорогах высших категорий станции технического обслуживания размещают с двух сторон дороги. Их оснащивают пунктами для мытья автомобилей, эстакадами для обзора и мелкого ремонта транспортных средств силами водителей; – сооружения общественного питания – придорожные кафе и буфеты, буфеты-автоматы и т. п.; – места продолжительного отдыха – придорожные отели, мотели, кемпинги, профилактории; – сооружения дорожно-эксплуатационной службы – комплексы служебных и жилых зданий, подразделений, обслуживающих дорогу и дорожные сооружения; – сооружения службы дорожного надзора и безопасности движения – здания постов ГАИ и контрольно-пропускных пунктов ГАИ.

б)

а) 3 1

50 - 120

2 100

100 3 3

а – на автомобильной магистрали; б – на дорогах ІІ – V категорий; 1 – ограждение на разделительной полосе; 2 – подземный переход; 3 – площадки для посадки пассажиров Рисунок 9.1 – Схемы расположения автобусных остановок Сооружения кратковременного использования для избежания потерь времени размещают непосредственно на придорожной полосе. Мотели и кемпинги следует размещать в стороне от дороги, желательно в живописных местах так, чтобы шум от движения не мешал отдыху. На дорогах высших категорий придорожные сооружения рассчитывают только на обслуживание проезжающих по дороге. На остальных дорогах следует учитывать и удовлетворение нужд местного населения. 200

9.2 Средства информации водителей об условиях движения. Ограждения и направляющие устройства Для ознакомления водителей с дорожными условиями на маршруте их следования и предписания им безопасных и соответствующих оптимальным условиям использования дороги режимов движения, в проектах дорог предусматривают установку дорожных знаков и разметку проезжей части. Перечень используемых знаков регламентируется ДСТУ 4100-2002 «Знаки дорожные. Общие технические условия. Правила применения». Дорожные знаки делятся на группы: – предупреждающие – информируют водителя о приближении к опасному участку и о необходимости проезда его с повышенным вниманием при соответствующем снижении скорости. Такими местами являются, например, пересечения с другими дорогами в одном уровне, сужения дороги, участки, где дорогу могут перебегать дети, появляются домашние и дикие животные, места камнепадов и др.; – запрещающие – вводят жестко регламентированные правила движения, необходимые для безопасности и четкой организации движения (запрет проезда, стоянки, остановки, поворота или разворота, ограничение скорости и др.); – предписывающие – вводят режимы движения, обязательные для всех или части участников движения (указания обязательных направлений движения, полос движения, выделяемых только для легковых автомобилей, пешеходных и велосипедных дорожек и т. д.); – информационно-указательные – вводят или отменяют соответствующий режим движения, а также информируют участников дорожного движения о расположении населенных пунктов, разных объектов, территорий, где действуют специальные правила; – знаки сервиса – информируют участников дорожного движения о расположении объектов обслуживания (пункты питания и медицинской помощи и т. п.); – знаки дополнительной информации (таблички) – уточняют или ограничивают действие знаков, вместе с которыми они установлены. Места размещения дорожных знаков должны быть предусмотрены в проекте дороги на основе анализа графиков скоростей движения или коэффициентов безопасности и пропускной способности. Для правильного использования проезжей части автомобилями на ней наносят линии разметки, которыми выделяют полосы движения или обозначают места пешеходных переходов, площадки для посадки, 201

зоны запрета стоянки или остановки транспортных средств. Разметку выполняют согласно ДСТУ 2587-94 «Разметка дорожная, технические требования. Методы контроля. Правила применения». Наличие линий разметки содействует четкой организации и безопасности движения и повышает пропускную способность дороги. Продольная разметка бывает прерывистой и сплошной. Сплошную разметку пересекать запрещено. Если на участке разрешается обгон с заездом на встречную полосу только для одного направления движения, то наносится двойная линия разметки – сплошная и прерывистая. Прерывистую линию наносят с той стороны, откуда разрешается заезд на встречную полосу. Для уверенного управления автомобилем водитель должен быть ориентирован в направлении дороги на достаточно большом расстоянии. Для этого в местах, где съезд с земляного полотна был бы опасным, вдоль бровки земляного полотна устанавливают направляющие (сигнальные) столбики. Направляющие столбики устанавливают на обочине, ближе к бровке земляного полотна, но не менее чем за 0,35 м от нее. При этом нельзя приближать столбики к проезжей части на расстояние менее 0,75 м. На разделительной полосе устанавливать столбики не рекомендуется. В соответствии с требованиями ДСТУ 2735-94 «Ограждения дорожные и направляющие устройства. Правила использования. Требования безопасности дорожного движения» направляющие столбики следует устанавливать на дорогах, не имеющих стационарного искусственного освещения, при условии, что не требуется установка ограждений, рассчитанных на силовое действие транспортных средств: – в пределах закругления дорог в продольном профиле и на подходах к закруглениям (по три столбика с каждой стороны дороги) при высоте насыпи не менее 2 м и интенсивности движения не менее 1000 авт/сутки – на расстояниях, приведенных в табл. 9.1 (рис. 9.2 а); – в пределах закруглений дорог в плане и на подходах к закруглениям (по три столбика с каждой стороны дороги) при высоте насыпи не менее 1 м – на расстояниях, приведенных в табл. 9.2 (рис. 9.2 б); – на прямолинейных участках дорог при высоте насыпи не менее 2 м и интенсивности движения не менее 1000 авт/сутки – через 50 м; в пределах закруглений на пересечениях и примыканиях дорог в одном 202

уровне – на расстояниях, приведенных в табл. 9.2 для внешней стороны закруглений; – на дорогах, расположенных за 15 м и менее от болота и водотоков глубиной от 1 до 2 м, – на расстоянии 10 м; – у мостов и путепроводов и после ограждений, установленных на подходах к сооружению, по три столбика с двух сторон дороги до и после сооружения – на расстоянии 10 м; – у водопропускных труб по одному столбику с каждой стороны дороги вдоль оси трубы и по три столбика с двух сторон дороги до и после сооружения – на расстоянии 10 м. l0 а) l

Круговая кривая

l0 б) l2

l3 l4

l1 Круговая кривая

l2 l l4

l2 l3

Рисунок 9.2 – Установка направляющих столбиков Дорожные ограждения устраиваются для предотвращения непредвиденных съездов автомобилей с откосов насыпый, падения с мостов, путепроводов и эстакад, переездов разделительной полосы, наездов на массивные препятствия, а также для упорядочения движения пешеходов. По функциональному назначению конструкции дорожных ограждений разделяют на две группы. К первой группе относят конструкции, рассчитанные на силовое действие транспортных средств. Форма и размеры элементов этих конструкций обусловлены 203

требованиями удержания транспортных средств на проезжей части, обочине или разделительной полосе с допустимым воздействием инерционных сил на водителей и пассажиров. Ко второй группе относят конструкции, которые предназначены для регулирования движения пешеходов. Таблица 9.1 – Установка направляющих столбиков на закруглениях дороги в продольном профиле Радиус закругления дороги в продольном профиле, R, м 100 200 300 400 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 8000

Расстояние между столбиками в пределах закругления, lo, м 5 7 9 11 12 17 25 30 35 40 45 50

Расстояние между столбиками на подходах к закруглению, м l1 l2 l3

8 12 15 17 19 27 40 47 50 50 50 50

17 23 30 33 37 50 50 50 50 50 50 50

34 47 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50

По условиям взаимодействия автомобиля и ограждения конструкции ограждений первой группы разделяют на два вида: направляющие и останавливающие. Направляющие ограждения устанавливают вдоль оси дороги на обочине, разделительной полосе или у края проезжей части моста (путепровода) и рассчитывают на противодействие скользящим ударам автомобилей (угол наезда на ограждение до 20° со скоростью 50 км/ч). На обочинах направляющие ограждения устанавливают на расстоянии не менее чем 0,5 м и не более чем 0,85 м от бровки земляного полотна на прочных опорах. На мостах, путепроводах, эстакадах ограждения устанавливают у края проезжей части на расстоянии ширины краевой полосы, но не менее чем 1 м. На автомобильных магистралях направляющие ограждения устанавливают 204

также по оси разделительной полосы или вдоль ее на расстоянии не менее чем 1 м от кромки проезжей части. Таблица 9.2 – Установка направляющих столбиков на закруглениях дороги в плане Радиус закругления дороги в плане R, м 20 30 40 50 100 200 300 400 500 600 и больше

Расстояние между столбиками в пределах закругления, м l0 l1 3 6 3 6 4 8 5 10 10 20 15 30 20 40 30 50 40 50 50 50

Расстояние между столбиками на подходах к закруглению, м l2 l3 l4 6 10 20 7 11 21 9 15 31 12 20 40 25 42 50 30 45 50 40 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50

Останавливающие ограждения рассчитывают на фронтальный удар автомобиля (угол наезда 90°) и устанавливают на участках дорог, где направляющие ограждения не могут удержать автомобиль от падения с моста, высокой насыпи или ослабить удар о массивное неподвижное препятствие. По конструктивному исполнению направляющие ограждения первой группы разделяют на несколько типов: барьерные, парапетные, бордюрные и комбинированные. Ограждения барьерного типа включают следующие элементы: железобетонные брусья, закрепленные на железобетонных стойках; металлические профилированные планки, прикрепленные к амортизаторам, установленным на металлических, железобетонных или деревянных стойках; стальные тросы, пропущенные через амортизаторы из листовой стали, которые закреплены на металлических или железобетонных стойках. Барьерные ограждения из листовой стали имеют несколько модификаций, рассчитанных на использование на мостах (путепроводах). Эти модификации объединяют одним термином «мостовые ограждения».

205

К ограждениям парапетного типа относят железобетонные блоки со специальной формой поперечного сечения и блоки прямоугольной формы из бетона и бутобетона. К бордюрным ограждениям относят конструкции, применяемые на мостах и путепроводах при ограниченных габаритах проезжей части. Их изготавливают из отдельных железобетонных блоков (или камней) и закрепляют у тротуаров, углубляя в слои дорожной одежды. К комбинированным ограждениям относят конструкции, в состав которых входят элементы барьерных, парапетных или бордюрных ограждений, а также ограждений второй группы. Для регулирования движения пешеходов применяют конструкции перильного типа из стальных труб и цепей, а также сетки. Конструкции ограждений и схемы их установки следует выбирать в соответствии с типовыми проектными решениями и требованиями ДСТУ. 9.3 Освещение и озеленение автомобильных дорог На больших мостах, остановках автобусов, пересечениях дорог І и ІІ категорий между собой и с железными дорогами, в пределах населенных пунктов и т. п. рекомендуют стационарное электрическое освещение. Стационарное осветительное оборудование предназначено для обеспечения безопасности движения транспортных средств и пешеходов, а также повышения пропускной способности дорог в ночное время. Автомобильные магистрали целесообразно освещать по всей их длине, если среднесуточная интенсивность движения на пятилетнюю перспективу составляет свыше 20 тыс. авт/сутки. Светильники могут располагаться на обочине или разделительной полосе автомагистралей прямоугольно в плане или в шахматном порядке. В местах установки опор мачт освещения обочину следует устраивать в виде бермы так, чтобы расстояние между мачтой и ограждением первой группы было не менее чем 1,2 … 1,5 м. Опоры светильников могут располагаться с одной стороны дороги, если ширина проезжей части не превышает 12 м. При большей ширине опоры устанавливают с двух сторон дороги. В зависимости от нормативных значений яркости и освещенности опоры размещают через 25 – 40 м, а светильники подвешивают на 206

высоте 6 – 12 м. На закруглениях дорог в плане радиусом менее 600 м опоры устанавливают на внешней стороне кривой. При освещении автомобильных дорог следует руководствоваться следующими нормами. За пределами населенных пунктов средняя яркость проезжей части дорог и мостов должна составлять: 0,8 кд/ м2 на дорогах І категории; 0,6 кд/ м2 на дорогах ІІ категории; 0,4 кд/ м2 на соединительных ответвлениях пересечений в разных уровнях и подходах к пересечениям. Средняя горизонтальная освещенность обочин должна быть не менее: 8 лк на дорогах І категории; 6 лк на дорогах ІІ категории; 4 лк на съездах пересечений в разных уровнях и подходах к пересечениям. Насаждение деревьев и кустарников вдоль дороги относится к ее озеленению. Проектирование мероприятий по озеленению позволяет решить следующие задачи: – технические – снегозащитные насаждения, защита от эрозии, от песчаных заносов, сильных ветров и пыльных бурь; – обеспечение безопасности движения и зрительного ориентирования, т. е. указание направления дороги за пределами видимости покрытия, подчеркивание направления уклона, поворота, устранение ослепления, защита от бокового ветра, частичная замена или усиление ограждающих устройств; – санитарно-гигиенические – улучшение микроклимата площадок и комплексов в придорожной зоне, защита от шума, пыли и вредных газов в местах стоянки и отдыха у дороги; – архитектурно-ландшафтные и эстетические – создание однородного фона в местах с пестрой растительностью, подчеркивание красивых ландшафтов, декорирование некрасивых мест. В зависимости от местных условий насаждениям необходимо предоставлять универсальное значение. Снегозащитные насаждения. Для защиты автомобильных дорог от снежных заносов используют преимущественно насаждения в виде живых изгородей и узких лесных полос. Живую изгородь создают из двух рядов кустарников или из деревьев лиственных и хвойных пород. Для живой изгороди из лиственных деревьев используют низкорослые деревья или кустарники, хорошо переносящие обрезку (боярышник, акация желтая, сирень, орешник и т. п.). Систематической обрезкой поддерживают определенную высоту и плотность живой изгороди. 207

Снегозащитные лесные полосы создают из четырех – восьми рядов деревьев и кустарников. Первый ряд снегозащитных полос создают из низкорослых кустарников (до 2 м), второй – из высоких (до 4 м). Для средних древесных рядов используют высококронные деревья (до 25 м), для крайних – с низкой кроной (до 15 м). В целом поперечный профиль снегозащитной лесной полосы должен быть обтекаемым с постепенным подъемом с полевой стороны и крутым спуском к дороге. Для создания привлекательного вида в первый от дороги ряд снегозащитной посадки рекомендуют включать декоративные одиночные и групповые посадки. Параметры снегозащитных полос назначают в зависимости от объема снегопереноса W (табл. 9.3). Таблица 9.3 – Параметры снегозащитных полос

Ширина разрыва между насаждени ями в двухполос ной системе, м –

100

150 250

Расстояние Объем Тип от бровки снего насажд земляного переений по полотна до носа, схеме насажм3/м дений, м

Ширина Количе Количе насажде ство ство ний, м, лесных рядов в не менее полос полосе

2,5

–

7,5…12,5

4…6

–

12,5

6…8

–

12,5

6…8

12,5

6…8

Декоративное озеленение. Декоративные насаждения органически объединяют дорогу с ландшафтом прилегающей местности и улучшают его. Кроме того, они выполняют определенную регулировочную роль в движении транспортных средств. По расположению и выполняемой ролью декоративные насаждения делятся на основные вдоль дорог, насаждения у пересечений и примыканий, у искусственных сооружений, автобусных станций, площадок для стоянки и отдыха, на разделительных полосах и т. п. 208

Используются три типа декоративного озеленения: групповые насаждения деревьев и кустарников; линейные (аллейные или рядовые) насаждения деревьев, а также деревьев с опушкой из кустарника и живых изгородей; комплексные посадки в выемках, у перекрестков, автобусных остановок, у входа дороги в лес и т. п. Групповые насаждения формируют из двух – четырех деревьев с опушкой из кустарника или без него. Назначение групповых посадок – избежать монотонности в оформлении дороги. Аллейные насаждения допускаются на коротких прямых участках. Они целесообразны возле подошвы высоких насыпей, при прокладывании дороги по долинам рек и на затопляемых участках (как указатель направления дороги), в районах искусственного орошения, на участках дорог, которые ведут к памятным местам и населенным пунктам. Насаждения, предназначенные для зрительной ориентации, могут быть направляющими, барьерными и декоративными. Направляющие насаждения используются для указания изменения направления дороги, то есть на кривых в плане. Как правило, такие насаждения являются линейными. Барьерные насаждения показывают, что продолжать движение в том же направлении невозможно. Такие насаждения необходимо устраивать напротив каждого примыкания. Барьерные насаждения могут быть линейными и групповыми. Декоративные насаждения позволяют привлечь внимание к наиболее важным местам развязки, обозначить границы развязки, комплексов обслуживания и усилить элементы рельефа. В случае озеленения небольших по длине участков дороги декоративные насаждения размещают на расстоянии от земляного полотна не ближе чем 20 м. Характер декоративных насаждений следует периодически менять – не чаще чем через 3 – 4 км и не реже чем через 10 км. Для защиты дороги от подвижных песков последние закрепляют травами, кустарниками и деревьями. Придорожные насаждения используют также для защиты придорожного пространства в населенных пунктах от транспортного шума. Для этого полосы зеленых насаждений должны быть 20…30 м шириной, причем высокие деревья размещают в центре полосы. Штамбовое пространство следует засаживать кустарником. Правильно запроектированная полоса зеленых насаждений дает 209

возможность снизить уровень шума на 10 дБ и больше. Отдельный плотный ряд деревьев с подлеском и кустарником может снизить уровень шума на 2 дБ. Снижение шума до уровня санитарных норм требует устройства полосы зеленых насаждений шириной до 50 м. Вопросы для контроля и самоконтроля знаний 1. Комплекс мер по обслуживанию движения в проектах автомобильных дорог. 2. Средства информации водителей об условиях движения. 3. Направляющие устройства и ограждения. 4. Освещение автомобильных дорог. 5. Назначение озеленения автомобильных дорог. 6. Виды насаждений. 7. Группы дорожных знаков. 8. Виды ограждающих устройств. 9. Назначение снегозащитных насаждений. 10. Задачи, решаемые при проектировании мероприятий по озеленению дорог. 11. Где устанавливаются опоры мачт освещения автомобильных магистралей. 12. Деление дорожных ограждений по функциональному назначению. 13. В каких случаях и где устанавливаются направляющие столбики? 14. Назначение и виды продольной разметки. 15. Сооружения для обслуживания движения. Их назначение. 16. Виды придорожных площадок для остановки автомобилей. 17. Нормы освещенности и яркости проезжей части дорог. 18. Назначение направляющих столбиков и где они устанавливаются?

210

10 СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ При проектировании автомобильных дорог рассматриваемые варианты дороги сравнивают по эксплутационно-техническим и экономическим показателям, пропускной способности, безопасности движения и т. п. Наилучшим является вариант, который обеспечит лучшие дорожные условия для работы транспортных средств и будет более экономичным. 10.1 Сравнение вариантов дороги по эксплуатационнотехническим показателям Експлуатационно-технические показатели (табл. 10.1) влияют на скорость и производительность автомобилей. Высокие показатели запроектированной дороги позволяют сделать работу автотранспорта более экономичной. Наиболее целесообразным будет тот вариант, у которого больше преимуществ по показателям, приведенным в таблце 10.1. 10.2 Экономическое сравнение вариантов дороги Сравнение вариантов проводится на основе сопоставления суммарных приведенных затрат. Период сравнения вариантов tc принимают 20 лет. Приведенные затраты за период сравнения вариантов определяют по формуле: t Е Ct , Pпр  н  К пр   t Енп 1 (1  Eнп )

(10.1)

где Ен – нормативный коэффициент эффективности для дорожного строительства Ен = 0,12; Енп – нормативный коэффициент эффективности для приведения разных затрат к базовому периоду Енп = 0,08; Кпр – приведенные одноразовые затраты для каждого варианта, определяют по формуле (10.2); t Ct  t 1 (1  Eнп )

– текущие ежегодные затраты, определяемые по

формуле (10.3). 211

№ п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

15 16

Таблица 10.1 – Эксплутационно-технические показатели Преимуще ства Вариант Показатели варианта І ІІ І ІІ Длина трассы, км Коэффициент удлинения Количество углов поворота Средняя величина угла поворота, град. Минимальный радиус поворота, м Обеспечение видимости, м Максимальный продольный уклон, ‰ Длина участка с максимальным уклоном, м Минимальный радиус вертикальных кривых, м: выпуклых вогнутых Количество пересечений в одном уровне, шт Длина участков, проходящих по болоту, км Длина участков, проходящих по лесу, км Длина участков на сельскохозяйственных землях, км Количество труб, шт./м: d 1= d 2= d 3= d 4= Количество мостов, шт./м Объемы земляных работ, м3 насыпи выемки

Приведенные к одному базовому времени одноразовые затраты определяют по формуле К кр n , К пр  К   tкр 1 (1  Е ) нп 212

(10.2)

где tкр – срок между капитальными ремонтами (табл. 10.2). Ккр – затраты на капитальный ремонт (табл. 10.3); К – капитальные вложения в строительство дороги, тыс. у.е. (табл. 10.4); n – количество капитальных ремонтов за срок сравнения. Текущие ежегодные затраты определяют по формуле: t t m Cср. р t Ст. р t T p 1  b  Ct ,     t tcp t t 1 1  Eнп  1 1  Eнп  1 1  Енп  1 1000 1  Eнп 

(10.3)

где Сср.р – затраты на средний ремонт (табл 10.3); Ст.р – затраты на текущий ремонт (табл 10.3); m – количество средних ремонтов за срок сравнения; b – доля ежегодного прироста интенсивности движения; S – средняя себестоимость перевозок (табл. 10.3); T p – транспортная работа в исходном году. Т р  D N о Г сер   L ,

(10.4)

где D – количество рабочих дней в году; No – интенсивность грузового движения; Гсер – средняя грузоподъемность автомобиля, кН; β – коэффициент использования грузоподъемности, принимаемый 0,9 – 0,95;  – коэффициент использования пробега, принимаемый 0,6 – 0,7; L – длина варианта дороги, км. После выноса за знак суммы постоянных величин формула (10.3) принимает вид t m Ct 1  Ccp. p    t tcp     1  E 1  E 1 1 нп нп T p  S t 1  b t t 1  Cm. p   .  t t 1000 1 1  Eнп  1 1  Eнп 

213

(10.5)

Значение коэффициентов приведения

1  Eнп tcp

, 

t 1 1  Eнп 

t 1  b t приведены в табл. 4.20, а  – в табл. 10.2. t  1  E  1 нп

Затраты на капитальный Ккр, средний Сср.р, текущий ремонт и содержание Ст.р определяют, как долю от капитальных вложений в строительство дороги К. Нормы затрат на один ремонт и себестоимость автомобильных перевозок в зависимости от типа покрытия приведены в таблице 10.3. Таблица 10.2 – Коэффициенты приведения при Енп = 0,08 b 0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,1

Год 1 2 3 4 1 0,94 0,94 0,95 2 1,81 1,84 1,87 3 2,63 2,68 2,75 4 3,39 3,47 3,58 5 4,11 4,23 4,37 6 4,78 4,94 5,12 7 5,40 5,61 5,84 8 5,99 6,24 6,52 9 6,63 6,84 7,17 10 7,05 7,40 7,80 11 7,52 7,93 8,39 12 7,97 8,44 8,96 13 8,39 8,91 9,50 14 8,78 9,36 10,01 15 9,15 9,79 10,50 16 9,49 10,19 10,97 17 9,81 10,57 10,42 18 10,11 10,92 11,84 19 10,39 11,26 12,25 20 10,65 11,58 12,64

5 0,96 1,90 2,79 3,65 4,48 5,27 6,04 6,78 7,49 8,18 8,84 9,48 10,09 10,68 11,24 11,79 12,32 12,82 13,31 13,78

6 0,97 1,92 2,84 3,74 4,61 5,45 6,27 7,07 7,85 8,60 9,33 10,05 10,74 11,42 12,07 12,71 13,33 13,93 14,51 15,08

7 0,98 1,95 2,90 3,82 4,73 5,63 6,51 7,37 8,21 9,04 9,86 10,65 11,44 12,21 12,96 13,71 14,43 15,15 15,85 16,54

8 0,99 1,97 2,95 3,91 4,86 5,81 6,75 7,67 8,59 9,51 10,41 11,30 12,19 13,07 13,94 14,80 15,65 16,50 17,34 18,17

9 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 13,00 14,00 15,00 16,00 17,00 18,00 19,00 20,00

10 1,01 2,03 3,06 4,09 5,14 6,20 7,26 8,34 9,43 10,52 11,63 12,75 13,87 15,01 16,16 17,32 18,49 19,67 20,86 22,06

11 1,02 2,06 3,11 4,21 5,30 6,42 7,56 8,72 9,90 11,10 12,32 13,57 14,84 16,13 17,45 18,79 20,15 21,54 22,96 24,41

214

Таблица 10.3 – Расчетные показатели затрат на ремонты, содержание дороги и себестоимость перевозок Норма затрат на один ремонт, % к Покрытие стоимости строительства текущий и капитальный средний содержание 2 3 4 1 Цементобетонное 34,2 4,1 0,316 Асфальтобетонное 42,0 5,1 0,550 Щебеночное, обработанное 48,7 7,9 0,978 битумом Гравийное, 49,6 8,4 1,915 обработанное битумом Грунтовое, обработанное органическим 50,6 9,0 1,625 вяжущим Грунтове 48,5 7,5 1,245 улучшенное

Себестоимость перевозок 5 0,15 – 0,25 0,25 – 0,30 0,30 – 0,35

0,40 0,45

Капитальные вложения в строительство дороги К в курсовом и дипломном проекте допускается определять по сводным сметным расчетам стоимости, используя укрупненные показатели (табл.10.4). Таблица 10.4 – Сводный сметный расчет стоимости

№ п/п 1 1 2

Количе ство Наименование работ и Единицы единиц затрат измерения измере ния 2 3 4 Раздел 1. Подготовительные работы Восстановление и км 1 закрепление трассы Рекультивация земель, га 1 взятых во временное использование 215

Ориен Общая тиро сметна вочная я стоимо стоимо сть сть (у.е.) (у.е.)

5 500 600

Продолжение таблицы 10.4 1 2 3 4 3 Валка деревьев твердых 100 шт. 1 пород диаметром до 16 см 4 Корчевание покрытых в га 1 верхних слоях торфозалежей пней и остатков деревьев роторными корчевателями на тракторе мощностью 59 кВт (80 л. с.) в торфяных грунтах 5 Срезка среднего кустарника и га 1 мелколесья в грунтах естественного залегания кусторезами на тракторе мощ-ностью 79 кВт (108 л. с.) 6 Корчевание пней в грунтах 100 1 пней естественного залегания корчевателями-собирателями на тракторе мощностью 79 кВт (108 л. с.) с перемещением пней до 5 м, диаметр пней до 24 см 7 Трелевка деревьев на 100 шт. 1 расстояние до 300 м тракторами мощностью 79 кВт (108 л. с.), диаметр стволов до 20 см Всего по разделу І Раздел ІІ. Земляное полотно а) земляные работы 1 Разработка грунта в отвал 1000 м3 1 экскаваторами «драглайн» или «обратная лопата» объемом ковша 0,65 (0,5–1,0) м 3, группа грунтов І 216

5 250 275

260

350

1500

1960

Продолжение таблицы10.4 1 2.

2 3 Разработка грунта в отвал 1000 м3 экскаваторами «драглайн» или «обратная лопата» объемом ковша 0,65 (0,5–1,0) м 3, группа грунтов ІІ 3. Транспортировка грунта до 5 км 1000 м3 4. Транспортировка грунта до 10км 1000 м3 5. Транспортировка грунта до 15км 1000 м3 6. Разработка грунта бульдозерами 1000 м3 мощностью 79 кВт (108 л.с.) при перемещении грунта до 20 м, группа грунтов І 7. Разработка грунта бульдозерами 1000 м3 мощностью 79 кВт (108 л.с.) при перемещении грунта до 30 м, группа грунтов І 8. Уплотнение грунта прицепными 1000 м3 катками на пневмоколесном ходу массой 25 т за 6 проходов при толщине слоя 30 см 9. Поливка водой при уплотнении 1000 м3 грунта насыпей 10. Планирование откосов и полотна 1000 м2 насыпи механизированным способом, группа грунтов І б) укрепительные работы 11. Укрепление обочин гравийной 1000 м2 смесью толщиной 12 см 12. Укрепление откосов земляных 100 м2 сооружений посевом многолетних трав механизированным способом с поливкой

217

4 1

5 2470

1 1 1 1

13390 23160 29380 1100

1600

2190

1840

610

12530

15780

Продолжение таблицы 10.4 1 2 3 4 5 6 2 13. Укрепление откосов 100 м 1 131590 земляного полотна сборными бетонными плитами толщиной от 8 до 16 см Вместе по разделу ІІ Раздел ІІІ. Искусственные сооружения 1 Трубы круглые железобе тонные диаметром d, м d=1,00 п.м. 1 4340 d=1,25 п.м. 1 5840 d=1,50 п.м. 1 8050 d=2,00 п.м. 1 11960 2 Трубы прямоугольные со сборного бетона отверстием b × h, м п.м. 1 16910 1,50 × 2,00 п.м. 1 18720 2,00 × 2,00 п.м. 1 23600 2,00 × 3,00 п.м. 1 26600 3,00 × 2,00 3 Малые мосты п.м. 1 38750 4 Средние мосты п.м. 1 84970 5 Большие мосты п.м. 1 11651 Вместе по разделу ІІІ Раздел ІV. Дорожная одежда Конструктивные слои (см. главу 5) Вместе по разделу ІV Вместе по разделу І – ІV Раздел V. Здания и сооружения дорожной и автотранспортной служб Принять 3 % от итога по разделам І – ІV Раздел VІ. Пересечение и примыкание Принять 2,5 % от итога по разделам І – ІV Раздел VІІ. Обстановка и принадлежности дороги Принять 3% от итога по разделам I – ІV Вместе по разделу І – VII 218

Окончание таблицы 10.4 Раздел VІІІ. Временные здания и сооружения Принять 4,17 % от итога по разделам I – VІІ Вместе по разделу I – VIIІ Раздел ІХ. Другие работы и затраты Принять 3 % от итога по разделам I – VІІІ Вместе по разделу I – IХ Раздел Х. Содержание службы заказчика (включая затраты на технический надзор) Принять 2,5 % от итога по разделам I – ІХ Раздел ХІ. Подготовка эксплуатационных кадров – не предусмотрено Раздел ХІІ. Проектно-изыскательские работы Принять 4 % от итога по разделам I – ІХ Вместе по разделу I – ХІІ Резерв средств на непредвиденные работы и затраты Принять 6 % от итога по разделам I – ХІІ (К) Средства на покрытие рисков всех участников строительства Принять 2 % от итога по разделам I – ХІІ (Р) Средства на покрытие дополнительных затрат, связанных с инфляционными процессами (И) Принять 2 % от итога по разделам I – ХІІ Всего (гл. I-ХІІ+К+Р+И) Налог на добавочную стоимость 20 % от всего Вместе с НДС 10.3 Оценка вариантов автомобильных дорог по пропускной способности и уровням загрузки Даже при проектировании новых дорог не удается обеспечить постоянство пропускной способности на всей их длине, так как скорости движения на отдельных участках в связи с различием размеров элементов плана и продольного профиля разные. Для оценки пропускной способности дороги и выявления участков, на которых в первую очередь возможно возникновение заторов, строят линейные графики пропускной способности (рис. 10.1). 219

0,8

0,31

0,9

0,7 0,72

0,85

Пропускная способность, 2000 авт / ч с разметкой и 1500 знаками 1000 без разметки

0,76

0,75 0,50 0,25

0,45

Г, Д В Б А

0,83

Уровни загрузки

Коэффициенты изменения пропускной способности

1,0 0,81 Итоговый коэффициент 0,57 0,52 0,78 1,0 1,1 Дорожные знаки 1,0 1,5 1,1 1,12 Разм. проезжей части 1,5 1,0 1,0 1,0 1,0 0,9 Состояние обочин 1,0 1,0 Пересеч. в одном ур. 0,98 1 0,95 1,0 0,9 1,0 0,98 Скорость движения 1,0 1,0 Горизонтальные кривые 0,92 0,9 0,95 1,0 1,0 1,0 Расстояние видимости, 0,75 1,0 0,6 1,0 1,0 0,6 1,0 Продольный уклон, 0,64 1,0 1,0 0,9 1,0 0,87 0,85 Состав движения, Боковые препятствия, 1,0 0,97 1,0 1,0 0,7 1,0 Ширина полосы движ., 0,95 0,95 1,0 800 (5%) 500 (5%) Интенс. и колич. тяж. авт. 800 (20%) 7,0 / 3,0 7,5 / 3,0 Шир. проезж. части и обочин, м.. 7/3 11,5/3 Расстояние видимости, м. 150 50 50 60 400 Продольный профиль. 420

R=100 м

Прямые и кривые

R=200 м

R=400 м v=60км/ч

План дороги

Километры

Рисунок 10.1 – График пропускной способности дороги и коэффициента загрузки движением Для построения графика пропускной способности используется предложенный профессором В. В. Сильяновым [10,11] способ, основанный на использовании полученных, по данным наблюдений, коэффициентов, отображающих влияние дорожных условий на изменение пропускной способности в сравнении с эталонным горизонтальным прямым участком. Практическую пропускную способность – максимальное количество автомобилей, которую может пропустить участок с конкретными дорожными условиями за единицу времени определяют по формуле 220

P  P  maх итог , n  K пр.i i 1

(10.6)

где Рmax – максимальная практическая пропускная способность эталонного участка: горизонтального, прямолинейного в плане, с проезжей частью, имеющей не менее двух полос движения шириной по 3,75 м, с сухим шероховатым покрытием, с расстоянием видимости не менее 800 м, для транспортного потока, состоящего только из легковых автомобилей; n – количество типов автомобилей в составе транспортного потока; Кпр.i – коэффициент приведения автомобиля i-го типа к легковому автомобилю (табл. 1.1); Ψі – доля автомобилей i-го типа в составе транспортного потока; βитог – итоговый коэффициент снижения пропускной способности, равный произведению частных коэффициентов, которые определяются по таблицам 10.5 – 10.18 в зависимости от характеристик дорожных условий и состава транспортного потока: 15 итог    і . і 1

(10.7)

Практическую пропускную способность Рmax принимают: для двухполосных дорог – 2000 авт/ч, для трехполосных дорог –4000 авт/ч. Для многополосных автомобильных дорог, в которых движение по полосам распределяется неравномерно, Рmax определяют как сумму пропускных способностей отдельных полос: m Рmax  2  P j , j 1

(10.8)

где m – количество полос движения в каждом направлении; Pj – пропускная способность j-й полосы движения: Pj



 к  п 1700  66,6b  9,54 тj  6,84 I n  К пр.і  ij i 1



(10.9)

где βк – коэффициент, учитывающий влияние радиусов кривых в плане, который рекомендуется принимать равным 0,85 при 221

радиусах меньше 1000 м и 1,0 – при больших значениях радиусов (вводится в формулу только при определении Pj левой полосы движения на кривой); βп – коэффициент, учитывающий влияние пересечения дорог в разных уровнях. Определяется по таблице 10.19; b – ширина полосы движения, м; ψтj – доля тяжелых грузовых автомобилей и автобусов, %; І – продольный уклон, ‰; Ψij – доля автомобилей i-го типа в составе потока по j-й полосе движения, доли ед. Данные о распределении интенсивностей и состава движения по отдельным полосам могут быть в первом приближении приняты по таблице 10.20. Коэффициент загрузки дороги движением определяется по формуле N z  час

(10.10)

где Nчас – расчетная часовая интенсивность движения, авт/ч: Nчас  0,076 N ;

(10.11)

N – среднегодовая суточная интенсивность движения, авт/ч. При разработке проектов автомобильных дорог целесообразно, чтобы значение коэффициента загрузки находились в пределах 0,2 – 0,65 при новом строительстве и 0,5 – 0,75 при реконструкции существующих дорог. Вследствие изменения дорожных условий по длине дороги происходит также изменение пропускной способности дороги. Для ее характеристики, как уже отмечалось, целесообразно строить линейный график изменения пропускной способности дороги и коэффициента загрузки движением (рис. 10.1). Таблица 10.5 – Коэффициент β1 Ширина полосы движения, м <3 3,5 ≥3,75

Значение коэффициента β1 для проезжей части многополосной двухполосной 0,90 0,85 0,96 0,90 1,00 1,00 222

Таблица 10.6 – Коэффициент β2 Ширина обочины, м Значение коэффициента β2

3,75

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0

0,97

0,92

0,8

0,7

Таблица 10.7 – Коэффициент β3 Расстояние от кромки проезжей части к боковому препятствию в пределах обочины, м 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0

Боковые препятствия с Боковые препятствия с одной стороны обеих сторон Значение коэффициента β3 при ширине полосы движения, м

3,75

3,5

3,0

3,75

3,5

3,0

1,00 0,99 0,97 0,95 0,92 0,85

1,00 0,99 0,95 0,90 0,83 0,78

0,98 0,95 0,94 0,87 0,80 0,75

1,00 0,98 0,96 0,91 0,88 0,82

0,98 0,97 0,93 0,88 0,78 0,73

0,96 0,93 0,91 0,85 0,75 0,70

Таблица 10.8 – Коэффициент β4 Количество автопоездов в потоке, % 1 1 5 10 15 20 25 30

Значение коэффициента β4 при доле легких и средних грузовых автомобилей, % 10 20 50 60 70 2 3 4 5 6 0,99 0,98 0,94 0,90 0,86 0,97 0,96 0,94 0,88 0,84 0,95 0,93 0,88 0,85 0,81 0,92 0,90 0,85 0,82 0,82 0,90 0,87 0,82 0,79 0,79 0,87 0,84 0,79 0,76 0,76 0,84 0,81 0,76 0,72 0,72

223

Таблица 10.9 – Коэффициент β5 Длина Продольный подъема, уклон, ‰ м 20

200 500 800 200 500 800 200 500 800 200 500 800 200 500 800 200 300

Значение коэффициента β5 при доле автомобильных поездов в потоке, % 2 5 10 15 0,98 0,97 0,94 0,89 0,97 0,94 0,92 0,87 0,96 0,92 0,90 0,84 0,96 0,95 0,93 0,86 0,95 0,93 0,91 0,83 0,93 0,90 0,88 0,80 0,93 0,90 0,86 0,80 0,91 0,88 0,83 0,76 0,88 0,85 0,80 0,72 0,90 0,85 0,80 0,74 0,86 0,80 0,75 0,70 0,82 0,76 0,71 0,64 0,83 0,77 0,70 0,63 0,77 0,71 0,64 0,55 0,70 0,63 0,53 0,47 0,75 0,68 0,60 0,55 0,63 0,55 0,48 0,41

Таблица 10.10 – Коэффициент β6 Расстояние видимости, м Значение коэффициента β6

<50

50–100

0,69

0,73

100–150150–250 250–350 >350 0,84

0,90

0,98

1,0

Таблица 10.11 – Коэффициент β7 Радиус кривой в плане, м Значение коэффициента β7

<100

100–250

250–450

450–600

>600

0,85

0,90

0,96

0,99

1,0

224

Таблица 10.12 – Коэффициент β8 Ограничение скорости движения, км/ч Значение коэффициента β8

0,44

0,76

0,88

0,96

0,98

1,0

Таблица 10.13 – Коэффициент β9 Доля автомоблей, совершащих левый поворот, % 1

Примыкания Пересечения Значение β9 при ширине проездной части основной дороги, м 7,0 7,5 10,5 7,0 7,5 10,5 2

3 4 Необорудованные

0 0,97 0,98 1,0 0,94 0,95 0,98 20 0,85 0,87 0,92 0,82 0,83 0,91 40 0,73 0,75 0,83 0,70 0,71 0,82 60 0,60 0,62 0,75 0,57 0,58 0,73 80 0,45 0,47 0,72 0,41 0,41 0,70 Частично канализированные с островками безопасности без переходно-скоростных полос 0 1,0 1,0 1,0 0,98 0,99 1,0 20 0,97 0,98 1,0 0,98 0,97 0,99 40 0,93 0,94 0,97 0,91 0,92 0,97 60 0,87 0,88 0,93 0,84 0,85 0,93 80 0,87 0,88 0,92 0,84 0,85 0,92 Полностью канализированные 0–60 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 80 0,97 0,98 0,99 0,95 0,97 0,98

225

Таблица 10.14 – Коэффициент β10 Тип укрепления и состояние обочины Усовершенствованное покрытие Укрепление щебнем Дерновый газон Сухие неукрепленные Мокрые грязные

Значение коэффициента β10 1,0 0,99 0,95 0,90 0,45

Таблица 10.15 – Коэффициент β11 Значение коэффициента β11

Тип покрытия Шероховатое асфальтобетонное, черное щебеночное Гладкое асфальтобетонное Сборное бетонное Булыжная мостовая Грунтовая дорога в хорошем состоянии Грунтовая дорога размокшая

1,0 0,91 0,86 0,42 0,90 0,1 – 0,3

Таблица 10.16 – Коэффициент β12 Способ отделения площадок отдыха, АЗС, Значение площадок для стоянки от основной коэффициента β12 проезжей части дороги Полное отделение, специальная полоса для 1,0 выезда Полное отделение, имеется отгон ширины 0,98 Полное отделение, без полос и отгона 0,80 Без отделения 0,64 Таблица 10.17 – Коэффициент β13 Средства организации движения Осевая разметка Осевая и краевая разметка Двойная осевая разметка Знак ограничения максимальной скорости Указатели полос движения

Значение коэффициента β13 1,02 1,05 1,12 β13 = β8 β13 = β8

226

Таблица 10.18 – Коэффициент β14 Доля автобусов в потоке, % 1 5 10 15 20 30

Значение коэффициента β15 при доле легковых автомобилей в потоке,% 70

0,82 0,80 0,77 0,75 0,73 0,70

0,76 0,75 0,73 0,71 0,69 0,66

0,74 0,72 0,71 0,69 0,68 0,64

0,72 0,71 0,69 0,67 0,66 0,63

0,70 0,69 0,67 0,66 0,64 0,61

0,68 0,66 0,65 0,64 0,62 0,60

Таблица 10.19 – Коэффициент β15 Интенсивность Значение коэффициента движения на β15 для полосы Тип переходносъезде, % от правой левой скоростных полос интенсивности на автомагистрали Отделение разделитель10–25 0,95 1,00 ной полосы от основной 25–40 0,90 0,95 проезжей части Обычного типа 10–25 0,88 0,95 25–40 0,83 0,90 Без переходно10–25 0,80 0,90 скоростных полос 25–40 0,75 0,80 Таблица 10.20 – Состав потока по отдельным полосам Доля легковых автомобилей в потоке, % 20 40 60 80

Доля автомобилей на правой полосе, %

Доля автомобилей на левой полосе, %

легковых

грузовых

легковых

грузовых

7–10 24–30 38–45 74–84

90–93 70–76 55–62 16–26

30–35 50–55 65–70 80–85

65–70 45–50 30–35 15–20

При построении графика пропускной способности рекомендуется следующий порядок:

227

– выделяют отдельные элементы дороги с учетом зоны их влияния, протяжение которой принимают по табл. 10.21; – выписывают значения частных коэффициентов снижения пропускной способности β1… β15 (табл. 10.5 – 10.18) или βк, βп; – разбивают всю длину дороги на однородные участки, в пределах каждого из которых сохраняются постоянными значения всех частных коэффициентов снижения пропускной способности; – для каждого из однородных участков по формуле (10.6) или (10.7) рассчитывают пропускную способность и по формуле (10.10) – коэффициент загрузки движением; – строят график изменения пропускной способности и коэффициента загрузки вдоль дороги; – на графике выделяют участки, где коэффициент загрузки превышает допустимые значения; – для решения вопросов целесообразного корректирования проектного решения на участках с недостаточной пропускной способностью рекомендуется анализировать график изменения пропускной способности вместе с графиками коэффициентов аварийности и безопасности. Таблица 10.21 – Влияние элементов дороги и окружающей обстановки на пропускную способность Элементы, оказывающие влияние Населенные пункты Участки подъемов длиной до 200 м То же длиной более 200 м Кривые в плане радиусом более 600 м То же меньше 600 м Участки с видимостью меньше 100 м То же 100 – 350 м То же 350 – 600 м Пересечения в одном уровне

Протяженность зоны влияния, м 300 350 650 100 250 150 100 50 600

10.4 Оценка вариантов автомобильных дорог по степени опасности движения Меру опасности отдельных участков дороги характеризуют итоговым коэффициентом аварийности, который представляет собой 228

произведение частных коэффициентов, отдельных элементов плана и профиля: 18 К авар   К і , і 1

учитывающих

влияние

(10.12)

где К1, К2, К3,…, К18 – частичные коэффициенты, которые представляют собой количество происшествий при том или другом значении элемента и профиля по сравнению с эталонным горизонтальным прямым участком дороги, имеющим проезжую часть шириной 7 – 7,5 м и укрепленные широкие обочины. Метод коэффициентов аварийности основан на обобщении данных статистики дорожно-транспортных происшествий. Он особенно удобен для анализа участков дорог, находящихся в эксплуатации и подлежащих реконструкции, однако широко используется и для оценки относительной опасности отдельных участков дорог при проектировании. Частные коэффициенты аварийности имеют значения, приведенные в табл. 10.22 – 10.37. Таблица 10.22 – Коэффициент К1 для двух- и трехполосных дорог Интенсивность движения, 0,5 1 3 5 7 9 11 13 15 20 тыс. авт/сут К1 (двухполос- 1,40 1,10 0,75 1,00 1,30 1,70 1,80 1,50 1,00 0,6 ные дороги) К1 (двухполос- – – 0,65 0,75 1,90 0,96 1,25 1,50 1,30 1,0 ные дороги с разметкой на три полосы движения) К1 (то же с – – 0,94 1,18 1,28 1,37 1,51 1,63 1,45 1,25 разметкой на две полосы) Таблица 10.23 – Коэффициент К1 для четырехполосных дорог Интенсивность движения, тыс. 11–14 14–17 17–20 20–23 23–26 26–29 29–32 авт/сут К1 (четыре полосы движения и 1,0 1,1 1,3 1,7 2,2 2,8 3,4 больше) 229

Таблица 10.24 – Коэффициент К2 Ширина про4,5 езжей части, м К2 при укреп2,2 ленной обочине К2 при неукрепленной 4,0 обочине

5,5

6,0

7,0

7,5

9,0 14–15 14–15

1,5

1,35

1,05

1,0

0,8

0,6

0,5

2,75

2,5

1,75

1,5

1,0

0,8

0,7

Таблица 10.25 – Коэффициент К3 Ширина обочины, м К3 (двухполосные дороги) К3 (трех- и четырехполосные дороги)

0,5

1,5

2,0

3,0

4,0

2,2

1,4

1,2

1,0

0,8

1,37

0,73

0,65

0439

0,35

Таблица 10.26 – Коэффициент К4 Продольный уклон, ‰ К4

100

120

1,0

1,25

2,5

3,0

3,1

2,9

2,5

Таблица 10.27 – Коэффициент К5 Радиус кривых в плане, м

100

150

200– 400– 1000– >2000 300 600 2000

К5 (равнинные и предгорные участки)

–

5,4

4,0

2,25

К5 (горнодолинные участки)

2,7

2,2

1,9

1,3

1,0

К5 (перевальные участки)

3,0

2,5

2,1

1,6

1,0

230

1,6

1,25 1,0

Таблица 10.28 – Коэффициент К6 Видимость 30 50 100 150 200 проезжей части, м К6 ( в плане): равнинные и предгорные участки – 3,6 3,0 2,7 2,5 горно-долинные участки 2,0 1,5 1,2 1,0 – перевальные 2,0 1,5 1,2 1,0 – участки К6 (в продольном профиле): равнинные и предгорные – 5,0 4,0 3,4 2,5 участки горно-долинные 2,0 1,6 1,3 1,1 1,0 участки перевальные 2,0 1,8 1,5 1,3 1,0 участки

250

350

400

500

2,0

1,45

1,2

1,0

– –

–

2,4

2,0

1,4

1,0

–

Таблица 10.29 – Коэффициент К7 Ширина проезжей Равна части моста по Меньше Больше Больше ширине отношению к Равна на 1 м на 2 м земляного проезжей части на 1 м полотна дороги К7 6,0 3,0 2,0 1,5 1,0 Таблица 10.30 – Коэффициент К8 Длина прямого ≤3 5 10 участка, км К8 1,0 1,1 1,4 Таблица 10.31 – Коэффициент К9 Количество полос движения

К9

1,0

3 (без разме тки) 1,5

3 (с разме ткой) 0,9 231

15 1,6

20 1,9

≥25 2,0

4 4 (без (с разделитель разделитель ной полосой) ной полосы) 0,8 0,65

Таблица 10.32 – Коэффициент К10 Ширина разделительной полосы, м

К10

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

0,4

Таблица 10.33 – Коэффициент К11

Тип пересечения

К11

В одном уровне при интенсивности движения В по дороге, которая Кольцевые разных пересекается, % от уровнях суммарной на двух дорогах ≤ 10 10–20 ≥20 0,35

0,70

1,5

3,0

Таблица 10.34 – Коэффициент К12 Пересечение в одном уровне при интенсивности движения по < 1,6 1,6 – 3,5 3,5 – 5 основной дороге, тыс. авт/сут К12 1,5 2,0 3,0

4,0

>5 4,0

Таблица 10.35 – Коэффициент К13 Видимость пересечения в одном уровне с основной дороги, м

≥ 60

60–40

40–30

30–20

≤ 20

К13

1,0

1,1

1,65

2,5

5,0

Таблица 10.36 – Коэффициент К14 Расстояние от кромки проезжей части до застройки или зеленых насаждений, м К14

≥ 50 (застройка с одной стороны дороги) 1,0

50–20 (застрой ка с одной стороны, есть тротуар) 1,25

≤ 10 ≤ 10 50–20 (есть (есть (застройка с тро- полоса двух сторон, 20–10 туар) местесть тротуар ного и полоса движе местного ния) движения) 2,5 5,0 7,5 10

232

Таблица 10.37 – Коэффициент К15 Протяженность малого населенного пункта, через который проходит дорога, км

0,5

К15

1,0

1,2

1,7

2,2

2,7

3,0

Таблица 10.38 – Коэффициент К16 Протяженность участков подходов к населенным пунктам, км

≤ 0,2

К16

2,0

0,2 – 0,6 0,6 – 1,0 1,5

1,2

>1 1

Таблица 10.39 – Коэффициент К17 Расстояние от кромки проезжей части к сооружению, столбу или дереву вблизи дороги, м

0,5

1,0

1,5

2,0

3,0

≥5,0

К17

2,0

1,75

1,4

1,2

1,1

1,0

К17 (без ограждения)

4,3

3,7

3,2

2,75

2,0

1,0

К17 (с ограждением)

2,2

2,0

1,85

1,75

1,4

1,0

То же самое для оврага глубиной более 5 м, м

Таблица 10.40 – Коэффициент К18 Состояние покрытия Коэффициент сцепления К18

Скольз Скольз кое кое грязное

Очень Сухое Шерохо шерохо чистое ватое ватое

0,2 – 0,3

0,4

0,6

0,7

0,75

2,5

2,0

1,3

1,0

0,75

233

Частные коэффициенты аварийности устанавливают на основе плана и профиля проектируемой дороги или линейного графика участка существующей дороги. При построении графиков итоговых коэффициентов аварийности (рис. 10.2) строят план и продольный профиль дороги с выделением на них всех элементов, для которых должны быть определены частные коэффициенты аварийности (продольные уклоны, вертикальные кривые, кривые в плане, мосты, населенные пункты, дороги, пересекаемые проектируемой дорогой, пешеходные дорожки и т. п.). В специальной графе отмечают места с недостаточной видимостью и ее фактические значения. Масштаб плана и профиля принимают в зависимости от сложности ситуации. План и профиль дороги анализируют по каждому из показателей, выделяя однородные участки, для каждого из которых определяют коэффициент аварийности. Значения коэффициентов записывают в соответствующие графы. Влияние каждого опасного места распространяется и на прилегающие к нему участки, для которых принимают те же значения коэффициентов. Размеры зон влияния приведены в таблице 10.41. Если на каком-либо участке проявляется влияние нескольких факторов, принимается значение только самого большого из коэффициентов. Таблица 10.41 – Зоны влияния опасных участков Элементы дороги Подъемы, спуски Перекресток в одном уровне Кривые в плане с обеспеченной видимостью, при радиусах больше 50 м Кривые в плане с необеспеченной видимостью, при радиусах меньше 50 м Мосты и путепроводы Подходы к туннелям Препятствия и глубокие обрывы вблизи от дороги

Зона влияния, м 100 от вершины подъема, 150 от подошвы спуска 50 50 100 75 150 75

Итоговый коэффициент аварийности определяют последовательно, умножая частные коэффициенты. Для наглядности в специальной графе линейного графика строят эпюру итоговых коэффициентов, пики которой характеризуют участки, наиболее опасные в отношении возможности дорожно-транспортных происшествий. 234

К авар 40 30 коэффициентов аварийности 20 10

К авар

Частичные коэффициенты аварийности

2 51,8

1 3,4

К 1 Интенсивность движения К 2 Ширина проезжей части К 3 Ширина обочины К 4 Продольный уклон К 5 Радиус кривых в плане К 6 Видимость

3 4 5 6 7 8 20,4 25,6 3,4 0,075 1,75 1,0 2,5

10 2,0

9 2,6

2,6 16,9

Номер участка

31,2

Эпюра итоговых

2,25 2,25

К7 Ширина мостов К 8 Длина прямых участков К 9 Тип пересечения К 10 Интенсивность на пересечении К 11 Видимость на пересечении К 12 Количество полос движения К 13 Застройка К 14 Длина населенного пункта К 15 Подходы к населенным пунктам К 16 Характеристика покрытия К 17 Разделительная полоса Интенсивность движения, авт/сут Ширина проезжей части, м Ширина обочины м Расстояние видимости, м Пересечения,видимость, интенсивность движения по пересекаемой дороге Продольный уклон, % 0

2,0 1,0 3,0 2,0 1,1 1,0

1,0 5,0 1,2 2,0

2,0

1,2

1.3 1890 7 3-3 200 50 м 300 авт/сут 50

R=300 м

Прямые и кривые

1,5

Мосты и путепроводы

R=1000 м Г - 8 + 2 Х 1,5, L = 50м д. Отрадное

План дороги (ситуация)

Пашня Пашня

Километры

Рисунок 10.2 – Пример графика итоговых коэффициентов аварийности В проектах новых дорог не следует допускать участки, для которых итоговый коэффициент аварийности превышает 10 – 15. Места с коэффициентом аварийности больше 15 необходимо 235

перепроектировать, устранив элементы, вызывающие большое значение коэффициента аварийности. В проектах капитального ремонта или реконструкции дорог в условиях пересеченного рельефа местности необходимо предусматривать перестройку участков с коэффициентами аварийности больше 20 – 40 в зависимости от местных условий. Организациям дорожно-эксплуатационной службы рекомендуется: наносить разметку проезжей части, запрещающую обгон с выездом на полосу встречного движения, при коэффициенте аварийности более 10 – 20; запрещать обгон и ограничивать скорости движения при коэффициентах аварийности, превышающих 20 – 40. При проведении мероприятий по повышению безопасности движения важно провести в первую очередь реконструкцию наиболее опасных участков дороги. При этом для участков с равными значениями коэффициентов аварийности необходимо дополнительно учесть тяжесть дорожно-транспортных происшествий на них. Для этого строят график коэффициентов аварийности с введением дополнительных коэффициентов тяжести происшествий [10]. Это дает возможность выделить наиболее опасные участки и откорректировать мероприятия по повышению безопасности движения на них. 10.5 Выявление опасных мест методом коэффициентов безопасности Коэффициентом безопасности называют отношение скорости движения, которое обеспечивается тем или другим участком дороги, к максимальной скорости, которая может быть развита на предыдущем участке: v К без  у

vпу

(10.13)

где vу – скорость движения, обеспечиваемая на данном участке дороги; vпу – максимальная скорость, которая может быть развита на предыдущем участке дороги. Скорости, обеспечиваемые тем или другим участком дороги в продольном профиле, определяют для легкового автомобиля, принятого в качестве расчетного, по формуле неравномерного движения автомобиля [11]. Расчеты ведут на ЭВМ по специальным 236

программам или с использованием вспомогательных таблиц. Скорости на кривых в плане и продольном профиле рассчитывают по обычным формулам для определения радиусов. Для каждого участка дороги строят графики для обоих направлений движения. Если условия движения по дороге в разных направлениях сильно отличаются, график можно строить только для того направления, на котором может быть развита наибольшая скорость. При расчетах скорости не принимают во внимание местные ограничения, которые накладываются требованиями правил дорожного движения (ограничение скорости в населенных пунктах, на железнодорожных переездах, на пересечениях с другими дорогами, на кривых малых радиусов, в зонах действия дорожных знаков и т. п.). В конце каждого участка определяют максимальную скорость, которая может быть развита на ней, без учета возможности движения с ней на последующих участках. На основе полученных данных строят график изменения по длине дороги коэффициентов безопасности (рис. 10.3). По мере безопасности участки дороги оценивают исходя из значения коэффициентов безопасности (табл. 10.42). Таблица 10.42 – Характеристика условий движения Коэффициент ≤0,4 0,4 – 0,6 0,6 – 0,8 ≥0,8 безопасности Характеристика условий Очень Практически Опасные Малоопасные движения на опасные не опасные участке В проектах новых дорог не допускаются участки со значением коэффициента безопасности меньше 0,8. При реконструкции и капитальном ремонте существующих участков автомобильных дорог следует перепроектировать участки со значением коэффициентов безопасности меньше 0,6. При разработке проектов реконструкции отдельных участков дороги график скоростей может быть построен по данным непосредственных наблюдений за скоростями движения. Возможны два метода сбора необходимых данных. При первом методе скорости движения измеряют на характерных участках, выделенных путем анализа дорожных условий. Скорости определяют радиолокационными измерителями, 237

выпускаемыми промышленность по заказу ГАИ. При отсутствии аппаратуры можно измерять секундомерами продолжительность проезда автомобилями створа известной длины. При втором методе организуют контрольные проезды по маршруту испытательного автомобиля, записывая скорости движения режимомерами или регулярно записывая показания спидометра, соответствующие четным десятым километра и моменту проезда характерных участков. 100 80

Скорость движения одиночного автомобиля км / ч

60 40 20

1,0

Коэффициент

0,8

безопасности

0,6

Кб

0,4 0,2

Интенсивность движения,авт/сут Ширина проезжей части, м Ширина обочины, м в плане Расстояние в профилее видимости, м

Пересечения, ж.-д. переезды, видимость на пересечениях

3500 7,5 3,0 100 100

200

40 50

Продольные уклоны, % 0

40 R = 200 м

Прямые и кривые

R = 400 м

План дороги Километры

д. Кардымовка 69 70

Рисунок 10.3 – Линейный график коэффициентов безопасности

238

Вопросы для контроля и самоконтроля знаний 1. Эксплутационно-технические показатели. 2. Суммарные приведенные затраты. 3. Пропускная способность дороги. 4. Уровни загрузки дороги. 5. Что такое частный коэффициент аварийности? 6. Как определяется итоговый коэффициент аварийности? 7. Что такое коэффициент безопасности? 8. Что такое эталонный участок?

239

11 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ 11.1 Общие положения Охрана окружающей среды является одной из самых важных и актуальных проблем. Она приобрела общегосударственное значение. Все решения правительства по охране окружающей среды должны находить свое воплощение и в проектах автомобильных дорог. По площади занимаемых земельных угодий дороги выделяются из других инженерных сооружений. Только на строительство 1 км современной автомобильной магистрали требуется до 10 га площади. Дополнительная территория требуется для размещения глубоких выемок и высоких насыпей, транспортных развязок, сооружений обслуживания движения и зданий дорожной и автотранспортной службы, снегозащитных устройств, струенаправляющих дамб и траверсов, нагорных канав, срезок грунта и вырубки леса для обеспечения видимости, автобусных остановок с павильонами. На период строительства отводятся земли, необходимые для размещения временных сооружений, отвалов растительного грунта и проезда транспортных средств. Много места требуют боковые резервы, которые не допускается устраивать на ценных сельскохозяйственных землях, на земельных участках с многолетними плодовыми насаждениями и виноградниками. Изъятие из сельскохозяйственного использования земельной площади – наиболее важный фактор влияния дорог на окружающую среду [19]. Излишнего отвода земель следует избегать и потому, что они служат рассадником сорняков. Между собственно земляным полотном дороги и сельскохозяйственными угодьями или лесом не должно быть запущенной переходной зоны. Сохранение при строительстве дороги сельскохозяйственных угодий и заповедных мест достигается в первую очередь тщательным трассированием и обходом их границ. Уменьшить размеры площади отвода можно путем выбора рациональных решений – сокращением протяжения и высоты насыпей, глубины выемок, увеличением крутизны откосов, уменьшения числа транспортных развязок. Земли, отводимые на период строительных работ под резервы, временные сооружения, подъездные пути, подлежат возврату землепользователям только после их рекультивации. 240

Постройка дороги всегда меняет экологическое равновесие местности. Особенно грубые нарушения окружающей среды происходят, если проектные решения не учитывают местные климатические условия района. Так, например, в заболоченных районах строительство дорог часто нарушает поверхностный сток и фильтрацию воды в толще торфа. С нагорной стороны возможны застои воды, усиливающие процессы заболачивания. В осушаемых районах система дорожного водоотвода на болотах должна включаться в единую мелиоративную систему и учитывать создаваемый на болотном массиве оптимальный водный режим. В лесостепных и степных районах негативное влияние дорог на окружающую среду проявляется в основном в нарушении принципов ландшафтной композиции дороги, то есть размещение трассы между лесными массивами, ценность которых для ландшафта тем выше, чем реже они встречаются. Прорезание дорогой небольших рощ или расчистка подлеска у их опушек нарушает сложившийся в них микроклимат и может привести к засыханию деревьев, граничащих с дорогой. В степных и лесостепных районах дороги могут стать причиной развития процессов эрозии – смыва растительного слоя и образования оврагов у мест сосредоточенного сбрасывания воды с дороги. Загрязнение воды илом, вследствие эрозии почв, до такой степени замутняет воду, что водные растения и планктон погибают в результате своей неспособности в таких условиях к фотосинтезу органической пищи, а это, в свою очередь, снижает уровень кислорода в воде и приводит к массовой гибели промысловой рыбы и других организмов, которые служат им пищей. Там, где в полосе проложения дороги имеются пруды, их следует сохранять. Для этого трасса совмещается с существующей плотиной или пруд пересекается эстакадой, чтобы не изменить бытовых условий. При пересечении дорогой водотока или суходола выше пруда или водохранилища в проекте водопропускного сооружения предусматриваются меры против заиливания пруда. В верхнем бьефе сооружения устраиваются решетки и наносоуловители в виде приямков перед входом в трубу. Дороги следует включать в комплексную с сельским хозяйством систему противоэрозионных мероприятий с устройством придорожных водохранилищ, обогащающих ландшафт и используемых для отдыха и сельскохозяйственных целей. 241

В горных районах склоны обычно состоят из скальных пород, прикрытых продуктами выветривания, которые часто находятся в состоянии предельного равновесия. При строительстве дороги меняется нагрузка на эти склоны, происходит их подрезание, что активизирует оползневые явления. Поэтому в проектах предусматриваются мероприятия по повышению устойчивости склонов: устройство раздельного полотна автомагистралей и ступенчатого расположения проезжих частей; замена высоких насыпей эстакадами; осушение оползневых массивов; устройство подпорных стенок; закрепление оползневых массивов сваями и др. Для дорожного строительства охрана окружающей среды особенно актуальная потому, что после сдачи дороги в эксплуатацию места, которые раньше привлекали к себе только немногочисленных жителей прилегающих населенных пунктов, становятся доступными большому количеству людей. Это требует отображения в проектах принципов технической эстетики – создания принятых условий восприятия дороги и придорожной обстановки водителями и пассажирами, а также мероприятий по защите придорожной полосы от всех нарушений, которые возможны при скоплении на ней большого количества людей. Важной задачей охраны окружающей среды является удаление сточных вод с проезжей части и их очистка. Дождевой, талый и поливомоечный сток загрязнен веществами неорганического и органического происхождения: нефтепродуктами, твердыми частицами из отработавших газов, противогололедными солями, пылью, смазочными маслами, частицами грунта, приносящимися автомобилями с окружающей территории. Все это наносит существенный ущерб водохранилищам и землям, в которые сточные воды впитываются. Для очистки воды, сбрасываемой с площадок и стоянок автомобилей через ливневую канализацию в систему водостоков, устраивают грязевые ловушки и отстойники. Их проектируют в водоохранных зонах вблизи АЗС, СТО, стоянок автомобилей, моек и в других местах, где имеется сток с повышенным содержанием вредных примесей. Постройка дороги отражается и на условиях жизни животного мира. Дорога, пересекая лес, нарушает привычные пути передвижения животных к местам кормления и водопоя. В результате создается опасность тяжелых происшествий при наездах на неожиданно выбегающих на дорогу животных, а при пересечении 242

заповедников, кроме того, нарушаются необходимые для разведения животных естественные условия их обитания. Поэтому для сохранности единства пересекаемого массива предусматриваются ограждения дороги, замена труб мостами и устраиваются переходы под насыпями. Таким образом к комплексу проблем защиты окружающей среды относятся охрана ландшафта, растительного и животного мира, памятников истории и культуры народов; борьба с шумом, загрязнением воздуха, почв, поверхностных и грунтових вод; предупреждение эрозии, снижение потребности в грунте для возведения насыпей; полноты обслуживания движения с наменшим в то же время ущербом для окружающей среды, а также обустройство придорожной полосы. Одним из основных способов охраны окружающей среды и в то же время повышения качества дорог становится архитектурно-ландшафтное проектирование, призванное упорядочить взаимосвязь элементов дороги друг с другом и с элементами ландшафта. Его основное направление – пространственное клотоидное трассирование, вписывание дороги в ландшафт и зрительное ориентирование. Вопросы охраны окружающей среды необходимо рассматривать на всех этапах разработки проекта дороги: от трассирования до проектирования отдельных конструктивных элементов. 11.2 Определение степени загрязнения придорожной полосы соединениями свинца Одним из компонентов, загрязняющих придорожную полосу в результате действия выхлопных газов автомобильных двигателей, работающих на этилированном бензине, являются соединения свинца, относящиеся к веществам повышенной токсичности. Действующие санитарные нормы допускают увеличение концентрации свинца в грунте в сравнении с естественным фоновым содержанием не более чем на 20 мг/кг. К основным факторам, определяющим степень загрязнения придорожной полосы свинцом, относятся: количество автомобилей, проехавших по дороге за период ее эксплуатации, состав транспортного потока, режимы движения автомобилей, удельный расход топлива автомобилями, рабочие отметки земляного полотна, наличие придорожной растительности, климатические особенности, прежде всего направление и скорость господствующих ветров по 243

отношению к направлению трассы дороги на рассматриваемом участке. Для расчета ширины расположенной рядом с дорогой полосы (зоны), в пределах которой за период эксплуатации дороги Т лет концентрация свинца в почве становится выше допустимого значения, может быть использована формула, предложенная Р. Х. Измайловым [10]: В  Во К а К т К н Кв ,

(11.1)

где Во – ширина полосы загрязнения в эталонных условиях, характеризующихся следующими параметрами: количество автомобилей, проехавших по дороге, 41млн единиц, скорость ветра равна 0, высота насыпи 1 м, средний расход бензина одним автомобилем 25,27 кг/100 км (Во = 6,72 м); Ка – коэффициент, учитывающий количество автомобилей с карбюраторными двигателями, проехавших по дороге за расчетный период Т лет, определяемый по таблице 11.1 в зависимости от отношения количества проехавших автомобилей N к эталонному количеству Nэт (41 млн); Кт – коэффициент, назначаемый по табл. 11.2, в зависимости от отношения удельного расхода бензина в расчетных q и эталонных qэт условиях; Кн – коэффициент, учитывающий влияние высоты земляного полотна на распределение свинца в почвах придорожной полосы (табл. 11.3); Таблица 11.1 – Коэффициент Ка N/Nэт 0,25 0,5 0,75

Ка 0,12 0,34 0,64

N/Nэт 1,0 1,25 1,5

Ка 1,0 1,41 1,86

N/Nэт 1,75 2,0 3,0

Ка 2,36 2,9 5,42

Кт 1,0 1,41 1,86

q/qэт 1,75 2,0 3,0

Кт 2,36 2,9 5,42

Таблица 11.2 – Коэффициент Кт q/qэт 0,25 0,5 0,75

Кт 0,12 0,34 0,64

q/qэт 1,0 1,25 1,5 244

Таблица 11.3 – Коэффициент Кн Высота насыпи, м 1 2 3

Кн 1,0 1,16 1,24

Высота насыпи, м 4 5 6

Кн 1,30 1,33 1,35

Высота насыпи, м 7 8-10

Кн 1,37 1,38

Кв – коэффициент, учитывающий влияние скорости и направления ветра на степень загрязнения придорожной полосы, определяемый по табл. 11.4, в зависимости от показателя W, учитывающего скорость и повторяемость ветров различных направлений, а также направление трассы дороги. Значение показателя W следует определять для ветров, дующих слева и справа от дороги: 4 W   vi pi sini , i 1

(11.2)

где vi – средняя скорость ветров для i-го румба, м/с; рі – повторяемость ветров i-го румба, %; φі – угол между i-м румбом и направлением трассы дороги. Таблица 11.4 – Коэффициент Кн W 800 1000 1200

Kв 1,38 1,59 1,85

W 1400 1600 1800

Kв 2,16 1,51 2,91

W 2000 2200

Kв 3,36 3,78

Для расчета загрязнения с каждой стороны дороги выбирают по четыре румба. Например, если трасса имеет юго-восточное направление 30°, то при расчете загрязнения слева от дороги необходимо учесть скорость и повторяемость ветров, дующих с юга, юго-запада, запада и северо-запада, при расчете справа от дороги – ветров противоположных направлений. Концентрация свинца (мг/кг) в почве придорожной полосы определяется по формуле р 10  а l  0,65 , 245

(11.3)

где l – расстояние от бровки земляного полотна, м; а – коэффициент, учитывающий ширину зоны загрязнения и определяемый по формуле а  В 0,65 ;

(11.4)

В – ширина полосы загрязнения по формуле (11.1). Приведенные выше зависимости относятся к участкам дорог, вдоль которых отсутствуют густые придорожные насаждения, которые влияют на скорость ветра и изменяющие распределение свинца на придорожной полосе. При наличии таких насаждений основная часть соединений свинца задерживается в зоне между дорогой и зеленой полосой, а также в пределах полосы. В связи с этим вдоль дороги рекомендуется устраивать зеленые полосы с числом рядов деревьев не менее 3, удаленные от бровки земляного полотна на расстояние до 25 м. Ширину зоны загрязнения в этом случае можно принять равной расстоянию от бровки земляного полотна до границы зеленой полосы. Вопросы для контроля и самоконтроля знаний 1. Назначение земли, отводимой на период строительства дороги. 2. Как достигается уменьшение площади отводимых земель? 3. К чему могут привести неправильные проектные решения? 4. Задачи по охране окружающей среды при проектировании дорог. 5.Факторы, определяющие степень загрязнения придорожной полосы свинцом. 6. Как определяется ширина полосы загрязнения?

246

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. ДБН А.2.2-3-2004 Проектирование. Состав, порядок разработки, согласование и утверждение проектной документации для строительства. ‒ Введ. 2004‒07‒01. ‒ Киев. : Госстрой Украины, 2004. ‒ 35 с. 2. СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика. ‒ Введ. 1982‒06‒01. ‒ Москва. : Стройиздат, 1983. ‒ 136 с. 3. ДБН В.2.3-4:2007 Споруди транспорту. Автомобільні дороги. Проектування та будівництво. ‒ Введ. 2008‒03‒01. ‒ К. : Мінрегіонбуд України, 2007. ‒ 91 с. 4. Ганьшин, В. Н. Таблицы для разбивки круговых и переходных кривых / В. Н. Ганьшин, Л. С. Хренов. – Киев. : Будівельник, 1974. – 432 с. 5. Ксенодохов, В. И. Таблицы для проектирования и разбивки клотоидной трассы автомобильных дорог/ В. И. Ксенодохов. – М. : Транспорт, 1969. ‒ 296 с. 6. ДСТУ Б А.2.4-29:2008 Система проектної документації для будівництва. Автомобільні дороги. Земляне полотно і дорожній одяг. Робочі креслення. ‒ Введ. 2010‒01‒01. ‒ Київ. : Мінрегіонбуд України, 2009. ‒ 30 с. 7. СНиП 2.01.14-83 Определение расчетных гидрологических характеристик. ‒ Введ. 1983‒01‒01. – Москва. : Стройиздат, 1985. ‒ 36 с. 8. ВБН В.2.3-218-186-2004 Відомчі будівельні норми України. Споруди транспорту. Дорожній одяг нежорсткого типу. ‒ Введ. 2005‒01‒01. ‒ Київ. : Укравтодор, 2004. ‒ 176 с. 9. ДСТУ Б А.2.4-4-2009 Система проектної документації для будівництва. Основні вимоги до проектної та робочої документації. ‒ Введ. 2009‒01‒24. ‒ Київ. : Мінрегіонбуд, 2009. ‒ 68 с. 10. Проектирование автомобильных дорог : справ. инженерадорожника / Г. А.Федотов [и др.] ; под. ред. Г. А. Федотова. – Мосвка. : Транспорт, 1989. – 438 с. 11. Бабков, В. Ф. Проектирование автомобильных дорог. : учеб. для студентов высш. учеб. Заведений. Ч. 1 / В. Ф. Бабков, О. В. Андреев. – М. : Транспорт, 1987. – 368 с. 12. Проектування автомобільних доріг.: підруч. для вищ. навч. закл. Ч. 1 / О. А. Білятинський [та ін.]. – Київ. : Вища школа, 1997. ‒ 518 с. 247

13. Красильщиков, И. М. Проектирование автомобильных дорог : учеб. пособие для техникумов / И. М. Красильщиков, Л. В. Елизаров. – Москва. : Транспорт, 1986. – 216 с. 14. Автомобильные дороги. Примеры проектирования : учеб. пособие для студентов автомобильно-дорожных специальностей вузов / О. В. Андреев [и др.] ; под ред. В. С. Порожнякова. ‒ Москва. : Транспорт, 1983. ‒ 303 с. 15. Проектирование и разбивка вертикальных кривых на автомобильных дорогах (описание и таблицы) / Н. М. Антонов, [и др.]. ‒ Москва. : Транспорт, 1968. ‒ 200 с. 16. Хомяк, Я. В. Принципы проектирования продольного профиля автомобильных дорог / Я. В. Хомяк, В. С. Чвак, П. П. Дзюба. ‒ Київ. : КАДИ, 1984. ‒ 69 с. 17. ДБН В.2.3-16-2007 Споруди транспорту. Норми відведення земельних ділянок для будівництва (реконструкції) автомобільних доріг. ‒ Введ. 2007‒03‒01. ‒ Київ. : Мінрегіонбуд України, 2007. ‒ 91 с. 18. Митин, Н. А. Таблицы для подсчета объемов земляного полотна автомобильных дорог / Н. А. Митин. – Москва. : Транспорт, 1997. ‒ 554 с. 19.Орнатский, Н. П. Автомобильные дороги и охрана природы / Н. П. Орнатский. – Москва. :Транспорт, 1982. ‒ 176 с.

248

Приложение А Основные нормы проектирования автомобильных дорог Таблица А.1 – Техническая классификация автомобильных дорог в авт/сут Расчетная перспективная интенсивность движения Категория к легковому дороги в транспортных единицах в приведенных автомобилю І-а I-б II III IV V

свыше 10000 свыше 10000 от 3000 до 10000 от 1000 до 3000 от 150 до 1000 до 150

свыше 14000 свыше 14000 от 5000 до 14000 от 2500 до 5000 от 300 до 2500 до 300

Примечания: 1 I-а – Автомагистраль. 2 Категорию дороги можно определять по расчетной интенсивности движения в транспортных единицах, если количество легковых автомобилей составляет меньше 30 процентов от общего транспортного потока.

Таблица А.2 – Расчетная скорость движения Категория дороги

I-а I-б II III IV V

в км/ч

Расчетная скорость Основная Допустимая на местности равнинная пересеченной горной местность 150 120 100 140 110 80 120 100 60 100 80 50 90 60 30 90 40 30

Примечания: 1 К пересеченной местности относится рельеф, часто прорезанный глубокими долинами с разностью отметок дна долин и водоразделов свыше 50 м на расстоянии не более 0,5 км, с боковыми глубокими оврагами и неустойчивыми склонами, долинами предгорных рек с боковыми притоками. 2 К горной местности принадлежат участки перевалов (плюс один километр в каждую сторону от перевала) через горные хребты и участки горных ущелий со сложными, сильно порезанными или неустойчивыми склонами, участки распространения пластических сдвигов грунтов и осыпей, долины рек с боковыми притоками. 249

Таблица А.3 – Параметры поперечного профиля автомобильных дорог Показатель Количество полос движения, шт. Ширина полосы движения, м Ширина проезжей части, м Ширина обочины, м в том числе: – ширина полосы для остановки вместе с укрепленной полосой обочины, м – ширина укрепленной полосы обочины, м Наименьшая ширина укрепленной полосы между разными направлениями движения, м Наименьшая ширина укрепленной полосы на разделительной полосе, м Ширина земляного полотна, м

Категория дорог I-б ІІ III

І-а

4, 6, 8

3,75

3,5

3,0

4,5

2×7,5 2×7,5 2×1125 2×11,85 7,5 2×15,00 2×15,00

7,0

6,0

4,5

2,5

2,0

1,75

0,5

3,75

2,5

0,75

–

28,5 36 43,5

Примечания: 1 При соответствующем технико-экономическом обосновании параметры автомобильных дорог можно увеличивать. 2 При реконструкции автомобильных дорог 1-б категории (увеличение количества полос движения) с шириной разделительной полосы 5,0 м ширину разделительной полосы допускается оставлять 5,0 м. 3 На дорогах V категории с автобусным движением ширину укрепленных обочин необходимо принять по 0,75 м. 250

Таблица А.4 – Параметры элементов плана и продольного профиля, зависящие от расчетной скорости Наименование элементов

Параметры в зависимости от расчетных скоростей

150 140 120 110 100 Самый большой 30 35 40 45 50 продольный уклон, ‰ Наименьший радиус кри- 1200 1100 800 700 600 вой в плане, м Наименьший радиус кривой в продольном профиле, м: – выпуклой 3000025000 15000 12500 10000 – вогнутой 8000 7000 5000 4000 3000 Наименьшее расстояние видимости, м: – для остановки 300 300 автомобиля – встречного – – автомобиля

100

450

300

150

100

7500 5000 2500 1500

600

2500 2000 1500 12000 600

250

225 200

175

150

450

400 350

300

250

170 130

Таблица А.5 – Количество полос движения в зависимости от интенсивности движения Рельеф местности Равнинный и пересеченный Горный

Интенсивность движения, привед. ед/сут свыше 14000 до 40000 свыше 40000 до 80000 свыше 80000 свыше 10000 до 34000 свыше 34000 до 70000 свыше 70000

251

Количество полос движения 4 6 8 4 6 8

Таблица А.6 – Наименьшие длины переходных кривых Радиус 600– 1000– круговой 30 50 60 80 100 150 200 250 300 400 500 1000 2000 кривой, м Длина переходной 30 35 40 45 50 60 70 80 90 100 110 120 кривой, м

100

Таблица А.7 – Поперечные уклоны проезжей части на виражах Поперечный уклон проезжей части на виражах, ‰

Радиусы кривых в плане, м

От 3000 до 1000 для дорог І-й от 25 до 35 категории От 2000 до 1000 для дорог ІІ, ІІІ от 25 до 35 категорий От 1000 до 800 для дорог ІV, V от 25 до 45 категорий От 800 до 700 45 От 700 до 650 от 45 до 50 От 650 до 600 от 50 до 60 От 600 до 400 и меньше 60 Примечание – Меньшие значения поперечных уклонов отвечают большим радиусам кривых, а большие меньшим. Таблица А.8 – Уширение одной полосы проезжей части дорог на горизонтальных кривых в метрах Радиус кривой в 1000 850 650 575 плане Величина 0,30 0,35 0,40 0,50 уширения

425

325

225

140 195 – 30

0,65

0,80

1,10 1,50

1,75

Примечание – В случае, когда радиус кривой в плане отличается от величин, приведенных в таблице, величину уширения одной полосы проезжей части необходимо определять интерполяцией.

252

Таблица А.9 – Наименьшие превышения поверхности покрытия над расчетным уровнем воды в метрах Грунт верхней части земляного полотна (слоя) Песок Песок пылеватый, супесок песчанистый Суглинок песчанистый, глина Супесок пылеватый, суглинок пылеватый

Дорожно-климатическая зона У-І У-ІІ У-ІІІ 1,1 0,9 1,5 1,2 2,2 1,6 2,4 1,8

0,9 0,7 1,2 1,0 1,8 1,4 2,1 1,5

0,75 0,55 1,1 0,8 1,5 1,1 1,8 1,3

Примечания: 1 Над чертой представлены значения превышения поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод или продолжительного затопления (свыше 30 суток) поверхностными водами, под чертой – то же над поверхностью земли на участках с необеспеченным поверхностным водоотводом или над уровнем кратковременного (меньше 30 суток) затопления поверхностными водами. 2 За расчетный уровень следует принимать самый большой возможный сезонный уровень грунтовых вод с вероятностью превышения 3 % – для цементобетонного покрытия, 5 % – для асфальтобетонного покрытия и 10 % – для переходного типа покрытия. 3 Превышение поверхности покрытия дорожной одежды над уровнем грунтовых или поверхностных вод при слабо- и среднезасоленных грунтах следует увеличивать на 20 % (для суглинков и глин на 30 %), а при сильно засоленных грунтах – от 40 % до 60 %. 4 В районах искусственного орошения превышения поверхности покрытия над зимне-весенним уровнем стояния вод в зоне У-ІІІ следует увеличивать на 0,4 м, а в зоне У-ІІ – на 0,2 м. 5 В условиях зоны У-ІV наименьшие превышение поверхности покрытия над расчетным уровнем воды назначают для Карпат по нормам зоны У-I, для горного Крыма – по нормам зоны У-ІІ с учетом опыта эксплуатации дорог в этих районах. 6 При наличии в верхней части земляного полотна различных грунтов превышение следует назначать по грунту, для которого требуемое превышение имеет самое большое значение.

253

Таблица А.10 – Максимальная крутизна откосов насыпей Высота откоса, м от 6 до 12 Грунт насыпи

в верхней от 3 до 6 в нижней части от 0 до 6 части от 6 до 12

Глыбы из слабовыветриваемых пород

от 1:1

от 1:1,3

до 1:1,3

до 1:1,5

Крупнообломочный и песчаный (кроме мелкого и пылеватого песка)

1:1,5

Песчаный мелкий и пылеватый, глинистый и лёссовый

1 : 1,5 1 : 1,75

1 : 1,75 1: 2

1 : 1,5 1 : 1,75

Примечания: 1 Под чертой представлены значения для пылеватых разновидностей грунтов в дорожно-климатических зонах У-І – У-ІІІ и для одноразмерных песков. 2 Высота откоса определяется как разность между отметкой бровки насыпи и отметкой подошвы насыпи. При наличии косогорности высота низового откоса определяется как наибольшая разность между отметкой бровки и отметкой подошвы насыпи (низовой отметки откоса).

254

Таблица А.11 – Крутизна откосов выемок Разновидность грунтов

Высота Максимальная откоса, крутизна м откоса

Скальные: до 16 – слабовыветриваемые 1:0,5 – легковыветриваемые, не размягчивающиеся до 16 1:1 – 1:1,5 – легковыветриваемые, размягчивающиеся до 6 1:1 – 1:2 Крупнообломочные до 12 от 1:1 до 1:1,5 Песчаные (крупные и средние) до 12 1:1,5 Глинистые однородные (твердой, полудо 12 1:1,5 твердой консистенции) Песчаные (мелкие, пылеватые) до 12 1:2 Глинистые однородные тугопластической до 12 1:2 консистенции Лёсс до 12 от 1:1 до 1:1,5 Примечания: 1 В скальных слабовыветриваемых грунтах допускается устраивать вертикальные откосы. 2 Высота откоса выемки определяется как разность между отметкой бровки откоса и отметкой подошвы откоса.

255

Приложение Б Элементы кривых Таблица Б.1 – Элементы круговых кривых при R = 1000 м Угол поворота,град 1

Тангенс, Т 2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 26 28 29 30 31 32 33 34 35

0 8,727 17,455 26,186 34,921 43,661 52,408 61,163 69,927 78,702 87,489 96,829 105,104 113,936 122,785 131,653 140,541 149,451 158,384 167,343 176,326 185,339 194,380 203,452 212,557 221,695 230,868 240,079 249,328 258,618 267,949 277,325 286,754 296,213 305,731 315,299

Кривая, К 3 0 17,454 34,907 52,360 69,813 87,226 104,720 122,173 139,626 157,080 174,533 191,986 209,440 226,893 244,346 261,799 279,253 296,706 314,159 331,613 349,066 366,519 383,972 401,426 418,879 436,332 453,786 471,239 488,692 506,145 523,599 541,052 558,505 575,959 593,412 610,865 256

Домер, Д = 2Т – К 4 0 0 0,003 0,012 0,029 0,056 0,096 0,153 0,228 0,324 0,445 0,592 0,768 0,979 1,224 1,505 1,828 2,196 2,609 3,073 3,588 4,159 4,788 5,478 6,235 7,058 7,950 8,919 9,964 11,091 12,299 13,598 14,985 16,469 18,050 19,733

в метрах Биссектриса, Б 5 0 0,038 0,152 0,343 0,610 0,953 1,372 1,869 2,442 3,092 3,820 4,625 5,508 6,470 7,510 8,629 9,828 11,106 12,465 13,905 15,427 17,030 18,717 20,487 22,341 24,280 26,304 28,415 30,614 32,900 35,276 37,742 40,400 42,949 45,692 48,529

Продолжение таблицы Б.1 1 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79

2 324,920 334,595 344,327 354,119 363,970 373,885 383,864 393,910 404,026 414,214 424,475 434,812 445,229 455,726 466,308 476,975 487,733 498,582 509,525 520,567 531,710 542,956 554,309 565,773 577,350 589,045 600,861 612,801 624,869 637,070 649,408 661,886 674,508 687,281 700,208 713,293 726,543 739,961 753,554 767,327 781,286 795,436 809,784 824,336

3 628,319 645,772 663,225 680,678 698,132 715,585 733,038 750,492 767,945 785,398 802,851 820,305 837,758 855,211 872,665 890,118 907,571 925,025 942,478 959,931 977,384 994,838 1012,291 1029,744 1047,198 1064,651 1082,104 1099,557 1117,011 1134,464 1151,917 1169,371 1186,824 1204,277 1221,731 1239,184 1256,637 1274,090 1291,544 1308,997 1326,450 1343,904 1361,357 1378,810

257

4 21,521 23,418 25,429 27,560 29,808 32,185 34,690 37,328 40,107 43,030 46,097 49,319 51,700 56,241 59,951 63,832 67,895 72,139 76,572 81,203 86,036 91,074 96,327 101,802 107,502 113,439 119,618 126,045 132,727 139,676 146,899 154,401 162,192 170,285 178,685 187,402 196,449 205,832 215,564 225,657 236,122 246,968 258,211 269,862

5 51,462 54,492 57,621 60,849 64,178 60,609 71,145 74,186 78,535 82,392 68,360 90,441 94,636 98,948 103,378 107,929 112,602 117,400 122,326 127,382 132,570 137,893 143,354 148,956 154,700 160,592 166,633 172,827 179,178 185,689 192,363 199,204 206,217 213,406 220,774 228,326 236,068 255,002 252,136 260,472 269,018 277,778 286,759 295,967

Окончание таблицы Б.1 1 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

2 839,100 854,081 869,287 884,725 900,404 916,331 932,515 948,969 965,689 982,697 1000,00 1017,61 1035,53 1053,78 1072,37 1091,31 1110,61 1130,29 1150,37 1170,85 1191,75

3 1396,263 1413,717 1431,170 1448,623 1446,077 1483,530 1500,983 1518,437 1535,890 1553,343 1570,796 1588,25 1605,70 1623,16 1640,61 1658,06 1675,52 1692,97 1710,42 1727,88 1745,33

4 281,937 294,445 370,404 320,827 334,731 349,132 364,047 379,493 395,488 412,051 428,204 446,97 465,36 484,40 504,13 524,56 545,70 567,61 590,32 613,82 638,17

5 305,407 315,087 325,013 335,192 345,632 356,341 367,327 378,598 390,163 402,032 414,214 426,72 439,56 452,74 466,28 480,19 494,48 509,16 524,25 539,78 555,72

Таблица Б.2 – Элементы переходных кривых Радиус круговой кривой R, м 1 30 30 40 40 50 50 50 60 60 60 80 80 80

Сдвижка Угол Дополнительный Длина круговой тангенс переходной переходной кривой кривой L, м кривой β t, м р, м 2 3 4 5 30 40 40 50 35 50 60 40 50 60 45 60 80

28º38′52′' 38º11′51′' 28º38′52′' 35º48′28′' 20º03′35′' 28º38′52′' 34º22′28′' 19º06′13′' 23º52′27′' 28º38′52′' 16º06′52′' 21º29′05′' 28º38′52′'

258

14,88 19,71 19,84 24,68 17,43 24,75 29,63 19,91 24,86 29,75 22,44 29,86 39,67

1,23 2,19 1,64 2,57 1,02 2,07 2,96 1,10 1,73 2,48 1,05 1,86 3,30

Окончание таблицы Б.2 1

100 100 100 150 150 150 200 200 200 250 250 250 300 300 300 400 400 400 500 500 600 600 700 700 800 800 900 900 1000 1000 1200 1200 1400 1400 1500 1500 1600 1600 1800 1800 2000 2000

50 60 80 50 60 80 70 80 100 80 100 120 80 100 120 80 100 120 100 120 120 140 120 140 120 140 120 140 120 140 100 120 100 120 100 120 100 120 100 120 100 120

14º19′26′' 17º11′19′' 22º55′00′' 9º32′58′' 11º27′33′' 15º16′44′' 10º01′36′' 11º27′33′' 14º19′26′' 9º10′02′' 11º27′33′' 13º45′00′' 7º38′22′' 9º32′58′' 11º27′33′' 5º43′46′' 7º09′43′' 8º35′40′' 5º43′47′' 6º52′32′' 5º43′47′' 6º41′04′' 4º54′40′' 5º43′47′' 4º17′50′' 5º00′48′' 3º49′11′' 4º27′23′' 3º26′16′' 4º00′39′' 2º23′14′' 2º51′53′' 2º02′47′' 2º27′20′' 1º54′36′' 2º17′31′' 1º47′26′' 2º08′55′' 1º35′30′' 1º54′36′' 1º25′57′' 1º43′08′'

24,95 29,91 39,77 24,98 29,96 39,91 34,96 39,95 49,90 39,97 49,93 59,88 39,98 49,95 59,92 39,99 49,97 59,96 49,98 59,97 59,98 69,97 59,99 69,98 59,99 69,98 59,99 69,99 59,99 69,99 50,00 60,00 50,00 60,00 50,00 60,00 50,00 60,00 50,00 60,00 50,00 60,00

1,04 1,49 2,65 0,69 1,00 1,77 1,02 1,33 2,08 1,07 1,66 2,39 0,89 1,39 2,00 0,67 1,04 1,50 0,83 1,20 1,00 1,36 0,56 1,67 0,75 1,02 0,67 0,91 0,60 0,82 0,35 0,50 0,30 0,43 0,28 0,40 0,26 0,38 0,30 0,33 0,21 0,30

259

Таблица Б.3 – Сводная таблица координат вертикальных кривых і R=3000 м R=4000 м R=5000 м R=8000 м R=10000 м R=15000 м i ‰ l ,м h,м l ,м h,м l,м h,м l ,м h,м l,м h,м l,м h,м ‰ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 81 84 87 90 93 96 99 102 105 108 111 114 117 120 123

0,00 0 0,00 4 0,01 8 0,01 12 0,02 16 0,04 20 0,05 24 0,07 28 0,10 32 0,12 36 0,15 40 0,18 44 0,22 48 0,25 52 0,29 56 0,34 60 0,38 64 0,43 68 0,49 72 0,54 76 0,60 80 0,66 84 0,73 88 0,79 ,92 0,86 96 0,94 100 1,01 104 1,09 108 1,18 112 1,26 116 1,35 120 1,44 124 1,54 128 1,63 132 1,73 136 1,84 140 1,94 144 2,05 148 2,17 152 2,28 156 2,40 160 2,52 164

0,00 0,00 0,01 0,02 0,03 0,05 0,07 0,10 0,13 0,16 0,20 0,24 0,29 0,34 0,39 0,45 0,51 0,58 0,65 0,72 0,80 0,88 0,97 1,06 1,15 1,25 1,35 1,46 1,57 1,68 1,80 1,92 2,05 2,18 2,31 2,45 2,59 2,74 2,89 3,04 3,20 3,36

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205

0,00 0 0,00 8 0,01 16 0,02 24 0,04 32 0,06 40 0,09 48 0,12 56 0,16 64 0,20 72 0,25 80 0,30 88 0,36 96 0,42 104 0,49 112 0,56 120 0,64 128 0,72 136 0,81 144 0,90 152 1,00 160 1,10 168 1,21 176 1,32 184 1,44 192 1,56 200 1,69 208 1,82 216 1,96 224 2,10 232 2,25 240 2,40 248 2,56 256 2,72 264 2,89 272 3,06 280 3,24 288 3,42 296 3,61 304 3,80 312 4,00 320 4,20 328 260

0,00 0,00 0,02 0,04 0,06 0,10 0,14 0,20 0,26 0,32 0,20 0,48 0,58 0,68 0,78 0,90 1,02 1,16 1,30 1,44 1,60 1,76 1,94 2,12 2,30 2,50 2,70 2,92 3,14 3,36 3,60 3,84 4,10 4,36 4,62 4,90 5,18 5,48 5,78 6,08 6,40 6,72

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410

0,00 0,01 0,02 0,05 0,08 0,13 0,18 0,25 0,32 0,41 0,50 0,61 0,72 0,85 0,98 1,13 1,28 1,45 1,62 1,81 2,00 2,21 2,42 2,65 2,88 3,13 3,38 3,65 3,92 4,21 4,50 4,81 5,12 5,44 5,78 6,13 6,48 6,85 7,22 7,61 8,00 8,41

0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 375 390 405 420 435 450 465 480 495 510 525 540 555 570 585 600 615

0,00 0,01 0,03 0,07 0,12 0,19 0,27 0,37 0,48 0,61 0,75 0,91 1,08 1,27 1,47 1,69 1,92 2,17 2,43 2,71 3,00 3,31 3,63 3,97 4,32 4,69 5,07 5,47 5,88 6,31 6,75 7,21 7,68 8,17 8,67 9,19 9,72 10,27 10,83 11,41 12,00 12,61

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41

1 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

Продолжение таблицы Б.3 2 3 4 5 6 7 126 2,65 168 3,53 210 4,41 129 2,77 172 3,70 215 4,62 132 2,90 176 3,87 220 4,84 135 3,04 180 4,05 225 5,06 138 3,17 184 4,23 230 5,29 141 3,31 188 4,42 235 5,52 144 3,46 192 4,61 240 5,76 147 3,60 196 4,80 245 6,00 150 3,75 200 5,00 250 6,25 153 3,90 204 5,20 255 6,50 156 4,06 208 5,41 260 6,76 159 4,21 212 5,62 265 7,02 162 4,37 216 5,83 270 7,29 165 4,54 220 6,05 275 7,56 168 4,70 224 6,27 280 7,84 171 4,87 228 6,50 285 8,12 174 5,05 232 6,73 290 8,41 177 5,22 236 6,96 295 8,70 180 5,40 240 7,20 300 9,00

8 336 344 352 360 368 376 384 392 400 408 416 424 432 440 448 456 464 472 480

9 7,06 7,40 7,74 8,10 8,46 8,84 9,22 9,60 10,00 10,40 10,82 11,24 11,66 12,10 12,54 13,00 13,46 13,92 14,40

10 11 420 8,82 430 9,25 440 9,68 450 10,13 460 10,58 470 11,05 480 11,52 490 12,01 500 12,50 510 13,01 520 13,52 530 14,05 540 14,58 550 15,13 560 15,68 570 16,25 580 16,82 590 17,41 600 18,00

12 13 630 13,23 645 13,87 660 14,52 675 15,19 690 15,87 705 16,57 720 17,28 735 18,01 750 18,75 765 19,51 780 20,28 795 21,07 810 21,87 825 22,69 840 23,52 855 24,37 870 25,23 885 26,11 900 27,00

R=20000 м R=25000 м R=30000 м ‰ l ,м h,м l,м h,м l,м h,м

R=40000м l ,м h,м

R=50000м l ,м h,м

1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

8 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 720 760

10 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950

2 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380

3 0,00 0,01 0,04 0,09 0,16 0,25 0,36 0,49 0,64 0,81 1,00 1,21 1,44 1,69 1,96 2,25 2,56 2,89 3,24 3,61

4 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 475

5 0,00 0,01 0,05 0,11 0,20 0,31 0,45 0,61 0,80 1,01 1,25 1,51 1,80 2,11 2,45 2,81 3,20 3,61 4,05 4,51

6 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570

7 0,00 0,02 0,06 0,14 0,24 0,38 0,54 0,74 0,96 1,22 1,50 1,82 2,16 2,54 2,94 3,38 3,84 4,34 4,86 5,42 261

9 0,00 0,02 0,08 0,18 0,32 0,50 0,72 0,98 1,28 1,62 2,00 2,42 2,88 3,38 3,92 4,50 5,12 5,78 6,48 7,22

11 0,00 0,03 0,10 0,23 0,40 0,63 0,90 1,23 1,60 2,03 2,50 3,03 3,60 4,23 4,90 5,63 6,40 7,23 8,10 9,03

14 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 I ‰

12 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Окончание таблицы Б.3 1 2 3 4 5 6 20 400 4,00 500 5,00 600 21 420 4,41 525 5,51 630 22 440 4,84 550 6,05 660 23 460 5,29 575 6,61 690 24 480 5,76 600 7,20 720 25 500 6,25 625 7,81 750 26 520 6,76 650 8,45 780 27 540 7,29 675 9,11 810 28 560 7,84 700 9,80 840 29 580 8,41 725 10,51 870 30 600 9,00 750 11,25 900 31 620 9,61 725 12,01 930 32 640 10,24 800 12,80 960 33 660 10,89 825 13,61 990 34 680 11,56 850 14,45 1020 35 700 12,25 875 15,31 1050 36 720 12,96 900 16,20 1080 37 740 13,69 925 17,11 1110 38 760 14,44 950 18,05 1140 39 780 15,21 975 19,01 1170 40 800 16,00 1000 20,00 1200 41 820 16,81 1025 21,01 1230 42 840 17,64 1050 22,05 1260 43 860 18,49 1075 23,11 1290 44 880 19,36 1100 24,20 1320 45 900 20,25 1125 25,31 1350 46 920 21,16 1150 26,45 1380 47 940 22,09 1175 27,61 1410 48 960 23,04 1200 28,80 1440 49 980 24,01 1225 30,01 1470 50 1000 25,00 1250 31,25 1500 51 1020 26,01 1275 32,51 1530 52 1040 27,04 1300 33,80 1560 53 1060 28,09 1325 35,11 1590 54 1080 29,16 1350 36,45 1620 55 1100 30,25 1375 37,81 1650 56 1120 31,36 1400 39,20 1680 57 1140 32,49 1425 40,61 1710 58 1160 33,64 1450 42,05 1740 59 1180 34,81 1475 43,51 1770 60 1200 36,00 1500 45,00 1800

7 6,00 6,62 7,26 7,94 8,64 9,38 10,14 10,94 11,76 12,62 13,50 14,42 15,36 16,33 17,34 18,38 19,44 20,54 21,66 22,82 24,00 25,22 26,46 27,74 29,04 30,38 31,74 33,14 34,56 36,02 37,50 39,02 40,56 42,14 43,74 45,38 47,04 48,74 50,46 52,22 54,00

262

8 800 840 880 920 960 1000 1040 1080 1120 1160 1200 1240 1280 1320 1360 1400 1440 1480 1520 1560 1600 1640 1680 1720 1760 1800 1840 1880 1920 1960 2000 2040 2080 2120 2160 2200 2240 2280 2320 2360 2400

9 8,00 8,82 9,68 10,58 11,52 12,50 13,52 14,58 15,68 16,82 18,00 19,22 20,48 21,78 23,12 24,50 25,92 27,38 28,88 30,42 32,00 33,62 35,28 36,98 38,72 40,50 42,32 44,18 46,08 48,02 50,00 52,02 54,08 56,18 58,32 60,50 62,72 64,98 67,28 69,62 72,00

10 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200 2250 2300 2350 2400 2450 2500 2550 2600 2650 2700 2750 2800 2850 2900 2950 3000

11 10,00 11,03 12,10 13,23 14,40 15,63 16,90 18,23 19,60 21,03 22,50 24,03 25,60 27,23 28,90 30,63 32,40 34,22 36,10 38,03 40,00 42,03 44,10 46,23 48,40 50,63 52,90 55,23 57,60 60,03 62,50 65,03 67,60 70,23 72,90 75,63 78,40 81,23 84,10 87,03 90,00

12 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

Приложение В Справочная информация для расчетов дорожной одежды Таблица В.1 – Значение коэффициентов приведения к расчетным нагрузкам Полная масса № автотранс Автотранспортное средство п/п -портного средства, т 1 2 3 Легкие 1 ГАЗ 2705 «Газель» 3,5 2 УАЗ 3741 2,8 3 ГАЗ 2752 «Соболь» 2,66 4 VOLKSVAGEN LT3125D 3,11 5 FIAT Ducato FT 1502.5D 3,25 6 FORD Transit FT 1502.5D 3,2 7 IVECO Daily 35 S 12 V 3,5 8 MERSEDES-BENZ Sprinter 3,5 9 MERSEDES-BENZ Sprinter 4,6 10 Peugot Boxer 350M 2.5D 3,5 Средние 11 ГАЗ 3307 7,85 12 ЗИЛ 130 9,525 13 ЗИЛ 5301 «Бычок» 6,95 14 КАМАЗ 4326 11,6 15 МАЗ 437040-022(-062) 20,1 16 MERSEDES-BENZ VARIO 5 17 -“7,5 18 IVECO Daily 50C 13V 5,2 19 IVECO Daily 65C 15V 6,5 20 IVECO Eurocardo ML 8,6 21 RENAULT Midliner S 7,5 22 DAF LF FA 45. 130-06 6,2 Тяжелые 23 ЗИЛ 433360 11,0 24 ЗИЛ 133 ГЯ 17,84 25 26 27 28 29 30 31

КАМАЗ 5320 КАМАЗ 53212 КАМАЗ 55111 Краз 6510 МАЗ 53362 МАЗ 555102-2120 МАЗ 630300-2121

15,31 19 22,2 24,88 16,38 18,92890 28,95383

263

Коэффициент приведения к расчетной нагрузке, кН 60

100

115

0,02313 0,00270 0,00351 0,01463 0,01686 0,01630 0,02313 0,02313 0,06870 0,02313

0,00244 0,00040 0,00037 0,00155 0,00178 0,00172 0,00244 0,00244 0,00726 0,00244

0,00132 0,00021 0,00020 0,00084 0,00096 0,00093 0,00123 0,00123 0,00392 0,00123

0,98778 1,93346 0,45874 1,73818 1,48693 0,09102 0,42934 0,12553 0,25486 1,13836 0,59650 0,21590

0,10436 0,20427 0,04846 0,18364 0,15709 0,00962 0,04536 0,01326 0,02693 0,12027 0,06302 0,02281

0,05642 0,11044 0,02620 0,09929 0,08493 0,00520 0,02452 0,00717 0,01456 0,06502 0,03407 0,01233

3,59330 4,53390

0,37963 0,53216

0,20525 0,28772

1,87618 6,72356 13,63445 25,94092 10,77553 18,92890 28,95

0,21586 0,80490 1,65300 3,16353 1,13842 1,99982 3,48749

0,11671 0,43518 0,89372 1,71041 0,61551 1,08124 1,88557

Продолжение таблицы В.1 1 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62

2 УРАЛ 377Н DAF LFF A 45. 150-10 DAF CF FA 65.210 IVECO Eurocargo ML IVECO Eurocargo ML MAN L2000 8.163 MAN M2000 12.163 MAN M2000 18.224 MAN M2000 26.310 MERSEDES-BENZ Atego MERSEDES-BENZ Atego Автомобили с прицепами ЗИЛ 130 + ГКБ 8328-01 ЗИЛ433360+ГКБ8350 КАМАЗ 5320+ ГКБ 8350 МАЗ 533702-2120 +МАЗ 8926-02 КАМАЗ 53212+СПАЗ 83571 Автомобили с полуприцепами КАМАЗ 5410+СЗАП 9370-01 КАМАЗ 54112+СЗАП 9905 МАЗ 504В + МАЗ 5205А МАЗ 54323-028+МАЗ 9397 МАЗ 64226 + МАЗ 93802 Автобусы БОГДАН А091 ГАЗ 32213 «Газель» ЛАЗ 695 ЛАЗ 699 ЛАЗ 4207 IKARUS 256 IVECO Daily 50S 13B IVECO Nurbodaily 3512 MERSEDES-BENZ VARIO 500-700

3 14,95 10 18,6 13,5 18 8 12 18 26 10,5 13,5

4 1,86259 0,21590 29,60979 7,46483 22,53430 0,77898 3,73722 20,17607 28,90325 2,33612 6,81391

5 0,21626 0,02281 3,39647 0,78865 2,38073 0,08230 0,39483 2,13158 3,34241 0,24681 0,71988

6 0,11693 0,01233 1,83636 0,4264 1,28718 0,04450 0,21347 1,15248 1,80071 0,13344 0,38922

17,53 19 26,81 28 33

2,26947 3,92931 3,53464 12,46710 10,66470

0,23980 0,41517 0,39108 1,31767 1,22139

0,12965 0,22447 0,21144 0,71242 0,666037

25,75 33,02 32,35 33,85 28,15

3,25912 11,55628 24,12038 24,04488 13,17452

0,37358 1,35961 2,71383 2,69780 1,42111

0,20198 0,73509 1,46728 1,45861 0,76834

8,1 3,5 11,61 13 15 14,86 5 3,5 5 2,6

0,77898 0,02313 2,89295 4,80682 8,23490 7,59322 0,12553 0,02313 0,09102 0,00250

0,08230 0,00244 0,30564 0,50784 0,87001 0,80222 0,01326 0,00244 0,00962 0,00026

0,4450 0,00132 0,16525 0,27457 0,47038 0,43373 0,00717 0,00132 0,00520 0,00014

VOLKSWAGEN Transporter Примечание – Полный перечень типов автотранспортных средств приведен в таблице Ж.2 [8].

264

Расчетные характеристики грунта рабочего слоя земляного полотна: Таблица В.2 – При глубоком залегании грунтовых вод, хорошем поверхностном водоотводе и наличии пористых граничных слоев в дорожной одежде

№ Шифр дорожного дорожного района района

1 1 2 3 4 5

2 ІІ.Р.1 ІІ.Р.2 ІІ.Р.3 ІІІ.Р.4 ІІІ.Р.5

ІІІ.Р.6

7 8

ІІІ.Г.7 ІІІ.Г.8

IV.Р.9

IV.Р.10

11 12

IV.Р.11 IV.Р.12

IV.Р.13

14 15 16

IV.Р.14 IV.Р.15 IV.Р.16

Типовой грунт в районе

3 Супесок, песок Суглинок Суглинок Суглинок Суглинок Тяжелый суглинок, глина Суглинок Тяжелый суглинок Тяжелый суглинок, глина Тяжелый суглинок, глина Тяжелый суглинок Тяжелый суглинок Тяжелый суглинок, глина Тяжелый суглинок Суглинок Суглинок

265

Средняя районная расчетная относительная влажность грунтов полотна для категорий, Wр І-ІІ ІІІ-ІV 4 5 0,72 0,69 0,74 0,71 0,70 0,67 0,69 0,66 0,71 0,68 0,61

0,59

0,83 0,72

0,80 0,69

0,61

0,59

0,63

0,60

0,72 0,69

0,69 0,66

0,58

0,55

0,56 0,58 0,57

0,54 0,56 0,56

Таблица В.3 – При глубоком залегании грунтовых вод, длительном застое воды в боковых канавах и наличии пористых граничных слоев в дорожной одежде № Шифр дорождорожного ного района района

Типовой грунт в районе

Средняя районная расчетная относительная влажность грунтов полотна для категорий, Wр

1 1

2 ІІ.Р.1

3 Супесок, песок

І-ІІ 4 0,74

ІІ.Р.2

Суглинок

0,76

0,73

ІІ.Р.3

Суглинок

0,71

0,69

ІІІ.Р.4

Суглинок

0,70

0,68

ІІІ.Р.5

Суглинок

0,72

0,70

ІІІ.Р.6

0,63

0,60

ІІІ.Г.7

0,85

0,82

ІІІ.Г.8

0,74

0,70

IV.Р.9

0,63

0,60

IV.Р.10

0,64

0,62

IV.Р.11

0,74

0,70

IV.Р.12

0,70

0,68

IV.Р.13

0,59

0,56

IV.Р.14

0,57

0,55

IV.Р.15

Тяжелый суглинок Тяжелый суглинок, глина Тяжелый суглинок, глина Тяжелый суглинок Тяжелый суглинок Тяжелый суглинок, глина Тяжелый суглинок Суглинок

0,60

0,57

IV.Р.16

Суглинок

0,58

0,57

Тяжелый суглинок, глина Суглинок

266

ІІІ-ІV 5 0,70

Таблица В.4 – При близком залегании грунтовых вод и наличии пористых граничных слоев в дорожной одежде Средняя районная расчетная относительная № Шифр влажность грунтов дорожно Типовой дорожног полотна для категорий, го грунт в районе о района Wр района І-ІІ ІІІ-ІV 1 2 3 4 5 ІІ.Р.1 0,75 0,72 1 Супесок, песок ІІ.Р.2 0,78 0,74 2 Суглинок ІІ.Р.3 0,74 0,70 3 Суглинок ІІІ.Р.4 Суглинок 0,72 0,69 4 ІІІ.Р.5 Суглинок 0,74 0,71 5 Тяжелый суглинок, 0,64 0,61 6 ІІІ.Р.6 глина ІІІ.Г.7 Суглинок 0,87 0,83 7 ІІІ.Г.8 Тяжелый суглинок 0,75 0,72 8 Тяжелый суглинок, 0,64 0,61 9 IV.Р.9 глина Тяжелый суглинок, 0,66 0,63 10 IV.Р.10 глина IV.Р.11 Тяжелый суглинок 0,75 0,72 11 IV.Р.12 Тяжелый суглинок 0,72 0,69 12 Тяжелый суглинок, 0,61 0,58 13 IV.Р.13 глина IV.Р.14 Тяжелый суглинок 0,59 0,56 14 IV.Р.15 Суглинок 0,61 0,58 15 IV.Р.16 Суглинок 0,60 0,57 16

267

Таблица В.5 – При близком залегании грунтовых вод, хорошем поверхностном водоотводе и наличии плотных граничных слоев в дорожной одежде

№ Шифр дорожного дорожнорайона го района

ІІ.Р.1

Типовой грунт в районе

Средняя районная расчетная относительная влажность грунтов полотна для категорий, Wр І-ІІ ІІІ-ІV 4

Супесок, песок

0,65

0,69

ІІ.Р.2

Суглинок

0,67

0,71

ІІ.Р.3

Суглинок

0,63

0,67

ІІІ.Р.4

Суглинок

0,62

0,66

ІІІ.Р.5

0,64

0,68

ІІІ.Р.6

0,55

0,59

ІІІ.Г.7

Суглинок Тяжелый суглинок, глина Суглинок

0,75

0,80

ІІІ.Г.8

0,65

0,69

IV.Р.9

0,55

0,59

IV.Р.10

0,57

0,60

IV.Р.11

Тяжелый суглинок Тяжелый суглинок, глина Тяжелый суглинок, глина Тяжелый суглинок

0,65

0,69

IV.Р.12

0,62

0,66

IV.Р.13

0,52

0,55

IV.Р.14

Тяжелый суглинок Тяжелый суглинок, глина Тяжелый суглинок

0,51

0,54

IV.Р.15

Суглинок

0,53

0,56

IV.Р.16

Суглинок

0,52

0,56

268

Таблица В.6 – При глубоком залегании грунтовых вод, застоем воды в боковых канавах и наличии плотных граничных слоев в дорожной одежде

№ Шифр дорожного дорожного района района

1 1 2 3 4 5 6

2 ІІ.Р.1 ІІ.Р.2 ІІ.Р.3 ІІІ.Р.4 ІІІ.Р.5 ІІІ.Р.6

7 8

ІІІ.Г.7 ІІІ.Г.8

IV.Р.9

IV.Р.10

IV.Р.11

IV.Р.12

IV.Р.13

IV.Р.14

15 16

IV.Р.15 IV.Р.16

Типовой грунт в районе

3 Супесок, песок Суглинок Суглинок Суглинок Суглинок Трудный суглинок, глина Суглинок Тяжелый суглинок Тяжелый суглинок, глина Тяжелый суглинок, глина Тяжелый суглинок Тяжелый суглинок Тяжелый суглинок, глина Тяжелый суглинок Суглинок Суглинок

269

Средняя районная расчетная относительная влажность грунтов полотна для категорий, Wр І-ІІ ІІІ-ІV 4 5 0,66 0,63 0,68 0,66 0,64 0,62 0,63 0,61 0,65 0,63 0,56 0,54 0,76 0,66

0,73 0,63

0,56

0,54

0,58

0,55

0,66

0,63

0,61

0,53

0,51

0,52

0,50

0,54 0,52

0,51 0,51

Таблица В.7– Значения расчетной влажности неоднородности характеристик прочности грунтов

Грунт

Коэффициент вариации Угла Модуля упругости, внутреннего Сцепления, трения, СЕгр Сс Сφ (0,5–0,75) (0,76–0,9) (0,5-0,9) (0,5-0,9) Wт Wт Wт Wт

Песок крупный 0,37 0,37 0,05 0,40 средней крупности 0,37 0,37 0,07 0,40 мелкий 0,36 0,36 0,10 0,40 однородный 0,34 0,34 0,12 0,40 пылеватый 0,35 0,31 0,14 0,40 Супесок легкий пылеватый, 0,32 0,30 0,16 0,30 тяжелый пылеватый легкий 0,33 0,27 0,18 0,34 крупный 0,33 0,33 0,20 0,38 Суглинок легкий, тяжелый, 0,32 0,27 0,20 0,38 легкий пылеватый 0,32 0,27 0,22 0,42 Глина Примечания: 1 Приведенные значения C ЕгрЛаб характеризуют разброс прочностных характеристик грунта в среднем, учитывая также влияние погрешностей, которые вносятся отбором, транспортированием, хранением образцов, погрешностей приборов и других факторов, характерных для лабораторных испытаний. 2 Коэффициент вариации модуля упругости грунта земляного полотна определяется по формуле: (В.1) C ЕгрЛаб  0,0565  0,065  ln( Eгр ), где Eгр – модуль упругости грунта земляного полотна или материала несвязных слоев. 3 Между коэффициентом вариации угла внутреннего трения С и сцеплением Сс для супесей, суглинков и глин существует зависимость (В.2) Сс  2  С  0,02 . 4 Расчетные значения коэффициента вариации рассчитывают по формуле: (В.3) С Егр  C ЕгрЛаб  К d  C ЕгрЛаб 1/ 1  2h/D . 270

271

мелкий

средней крупнос ти

крупный

Еу,М φ, град С,МП а Еу,М Па φ, град С,МП а Еу,М Па φ, град С,МП а

0,003

100

0,004

120

0,004

130 35

Виды Число Содержа- Пока- Расчетные значения характеристик по влажности грунта, глинистых пласние затели доля от WL грунтов тичнос- песчани0,5 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 ти, стых Jp частиц (2 – 0,5 мм), % по массе % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Песок:

Таблица В.8 – Расчетные значения характеристик грунтов

272

Пылева- от 1 тая до 7

Песчани от 1 стая до 7

Супесь:

Пылеватый

Однородный

меньше 50 108 32 0,022

φ, град С, МПа

0,022

Еу, МПа

С, МПа

0,02

108

0,016

0,024

0,026

С, МПа

108

φ, град

108

Еу, МПа

0,014

100

0,014

100

0,018

84 36

0,013 0,011

100

0,013 0,011

100

0,018 0,014

0,003

С, МПа

φ, град

6 75

Еу, МПа

больш Еу, МПа е 50 φ, град

Продолжение таблицы В.8

0,010

0,012

0,007

0,011

0,005

0,010 0,009

273

от 7 до 12

легкий пылеватый

тяжелый от 12 пыле- до 17 ватый

тяжелый от 12 песча- до 17 нистый

от 7 до 12

легкий песчанистый

Суглинок:

25 0,05

С,МПа

0,03

25 0,05

С,МПа

0,035 0,03

100

менее Еу,МПа 40 φ, град

0,035 0,03

0,03

100

0,04

С,МПа

100

более Еу,МПа 40 φ, град

108

0,035 0,026 0,024

100

108

менее Еу,МПа 40 φ, град

С,МПа

более Еу,МПа 40 φ, град

Продолжение таблицы В.8

0,022

0,019

0,018

0,016 0,013 0,010 0,008

0,015 0,012 0,009 0,007

0,014 0,011 0,009 0,006

0,007

0,005

0,004

274

более не Еу, МПа 27 нормируется φ, град С, МПа

0,032 0,024

0,06 0,044 0,034 0,025

0,04

0,06

С, МПа

тяжелая

0,06

С, МПа

менее Еу, МПа 40 φ, град

φ, град

от 17 до 27

Е , МПа

легкая пылеватая

более 40

от 17 до 27

легкая песчанистая

Глина:

Окончание таблицы В.8

0,02

0,010 0,008 0,01

0,015 0,010 0,006

0,02

Расчетная относительная влажность

Таблица В.9 – Коэффициенты перерасчета величины сцепления в зависимости от расчетного количества приложения нагрузок Значение

в Значение k N в зависимости зависимости от суммарного от суммарного количества приколичества приложения ложения нагрузок (Nр) нагрузок (Nр) 1

103

104

Супеси 0,50 1,0 1,0 0,63 0,55 1,0 1,0 0,62 0,60 1,0 1,0 0,62 0,65 1,0 1,0 0,57 0,70 1,0 1,0 0,50 0,75 1,0 1,0 0,45 0,80 1,0 1,0 0,45 0,85 1,0 1,0 0,45 0,90 1,0 1,0 0,44 Суглинки и глины 0,50 1,0 1,0 0,60 0,55 1,0 1,0 0,57 0,60 1,0 1,0 0,53 0,65 1,0 1,0 0,52 0,70 1,0 1,0 0,48 0,75 1,0 1,0 0,45 0,80 1,0 1,0 0,44 0,85 1,0 1,0 0,43 0,90 1,0 1,0 0,42

105

106

103

104

105

106

0,48 0,47 0,46 0,43 0,42 0,36 0,36 0,36 0,35

0,38 0,37 0,36 0,33 0,33 0,27 0,27 0,27 0,25

1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

0,52 0,50 0,50 0,49 0,48 0,48 0,47 0,44 0,37

0,39 0,39 0,38 0,38 0,41 0,41 0,41 0,35 0,30

0,35 0,33 0,34 0,33 0,33 0,33 0,32 0,29 0,24

0,48 0,47 0,46 0,45 0,37 0,33 0,28 0,25 0,20

0,45 0,43 0,41 0,38 0,32 0,27 0,20 0,15 0,13

1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

0,60 0,58 0,52 0,47 0,50 0,38 0,38 0,30

0,48 0,45 0,38 0,36 0,33 0,23 0,23 0,19

0,41 0,37 0,33 0,30 0,27 0,19 0,19 0,17

Примечание – Значение сдвижных характеристик при Nр = 1 используются при расчете на статическое действие нагрузки. При Nр = 106 расчетные значения φ и с нужно принимать по столбику «106».

275

Приложение Г (справочное) Прочностные, деформационные и теплоизоляционные характеристики материалов конструктивных слоев дорожной одежды Таблица Г.1 – Характеристики асфальтобетонов для расчетов на изгиб

1 Плотный полимерасфальтобетон Плотный асфальтобетон I-ІІ марки

Показатель усталости m

Коэффициент вариации СR

Rлаб, МПа

Коэффициен т вариации, СЕ

Марка вяжущего

Модуль упругости Е, МПа

Материал

Характеристики для расчетов на изгиб kпр I, ІІ, ІІІ ДКЗ

2 3 (термопласты) 7000

4 5 6 0,09 14,0 0,10

7 7,0

8 3,1

(термоэласто пласты)

5500

0,09 12,0 0,10

6,5

2,9

6000 4500 3600 2600 2000 1500 3600 2800 2200 1800 1400

0,09 10,0 0,10 6,0 0,10 9,8 0,10 5,5 0,10 9,5 0,10 5,0 0,11 9,3 0,12 4,5 9,1 0,13 9,0 0,14 4,3 0,10 8,3 0,12 4,5 0,11 8,0 0,12 4,3 0,12 7,8 0,14 4,0 0,12 7,6 0,15 3,75 7,0

3,7 4,0 4,5 5,1 5,8 6,8 7,2 8,2 8,6 9,0 9,6

3000 2000 1700

0,11 0,12 0,12

8,8 9,3 9,8

БНД-40/60 БНД-60/90 БНД-90/130 БНД-130/200 БНД-200/300 СГ-130/200 Пористый БНД-40/60 асфальто- БНД-60/90 бетон БНД-90/130 БНД-130/200 БНД-200/300 Высокопористый БНД-40/60 щебеноч- БНД-60/90 БНД-90/130 ный асфальтобетон

276

6,0 0,15 4,3 5,8 0,15 4,0 5,5 0,15 3,75

Таблица Г.2 – Характеристики асфальтобетонов для расчетов по упругому прогибу и на сдвиг в грунте и промежуточных слоях одежды Расчетные значения кратковременного модуля упругости Е, Материал Марка битума Мпа, при температуре покрытия, ˚С +10 +20 +30 +40 Полимерасфальто- Термопласты 6000 4000 2700 1200 бетон Термоэластопласты 5000 3800 2500 1000 Плотный БНД-40/60 4400 2600 1300 690 асфальтобетон БНД-60/90 3200 1800 900 550 БНД-90/130 2400 1200 660 440 БНД-130/200 1500 800 560 380 СГ-130/200 900 400 350 300 СГ-70/130 800 350 300 250 МГ-70/130 800 350 300 250 Пористый и БНД-40/60 2800 1700 900 540 высокопористый БНД-60/90 2000 1200 700 460 асфальтобетон БНД-90/130 1400 800 510 380 БНД-130/200 1100 590 410 340 Примечания: 1 Если данных непосредственных региональных наблюдений за температурой покрытия нет, можно применять как расчетную температуру асфальтобетона в дорожно-климатических зонах У-I и У-ІІ – 20 ˚C, в зоне У-ІІІ – 30 ˚C, в У-ІУ – 40 ˚C. 2 Модули упругости плотного асфальтобетона представлены в таблице относительно смесей типа Б. При температурах от 30 до 40 ˚C модули упругости для смесей типа А следует увеличить, а типов В, Г, Д – уменьшить на 20 %. 3 Модули упругости пористого и высокопористого асфальтобетона представлены в таблице относительно песчаных смесей. При температуре от 30 ˚С до 50 ˚С модули упругости для мелкозернистых смесей следует увеличить на 10 %, а для крупнозернистых смесей – на 20 %. 4 Расчетные значения кратковременного модуля упругости Е приведены для использования в расчетах конструкций по упругому прогибу и на сдвиг в грунте и промежуточных слоях одежды.

277

Таблица Г.3 – Характеристики асфальтобетонов для расчетов дорожной одежды на статическое действие нагрузки Расчетный модуль упругости Е при статическом действии нагрузки, МПа, при Вид асфальтобетона Вид смеси расчетной температуре, ˚С +20 +30 +40 Плотные смеси, тип Б Крупнозернистая 400 350 300 Плотные смеси, типы Г, Д Мелкозернистая 300 270 220 Песчаная 200 180 160 Пористые и Крупнозернистая 360 320 280 высокопористые смеси Мелкозернистая 290 250 220 Песчаная 250 225 200 Примечание – Модули упругости асфальтобетона типа А увеличивают на 20 %, а типа В уменьшают на 20 %.

Таблица Г.4 – Характеристики укрепленных вяжущими веществами

материалов

грунтов,

2 Щебни и гравий, обработанные цементом марок: 75 60 40 Крупнообломочные грунты и гравийнопесчаные смеси оптимального или близких к

Прочность на растяжение при изгибе, R, МПа

1 1

Материал

Коэффициент вариации, СИЕ

№ п/п

Модуль упругости Е, МПа

Расчетные характеристики материалов и грунтов, укрепленых вяжущими

1000 900 700

0,15 0,15 0,16

0,7 0,6 0,5

278

Продолжение таблицы Г.4 1

2 оптимальному составам, укрепленные комплексными вяжущими: I класс прочности ІІ класс прочности ІІІ класс прочности То же, укрепленное цементом: I класс прочности ІІ класс прочности ІІІ класс прочности То же, укрепленное активной золой-выноса или гранулированными шлаками, известью, фосфатными вяжущими и другими композиционными вяжущими с добавками или без добавок ПАВ, дегтем и т. п.: I класс прочности ІІ класс прочности ІІІ класс прочности Крупнообломочные грунты и гравийно-песчаные смеси оптимального состава или близких к оптимальному составу, укрепленные вяжущим битумом или эмульсией на вяжущем битуме Крупнообломочные грунты и гравийно-песчаные смеси неоптимального состава, пески (кроме мелких, пылеватых и одноразмерных), супесок легкий, крупный, щебни малопрочных пород и отходы камнедробления, укрепленные комплексными вяжущими: 279

900–750 650–500 450–300

0,15 0,17 0,19

0,55–0,45 0,42–0,35 0,32–0,25

800 – 550 530 – 350 320 – 280

0,16 0,18 0,20

0,46 – 0,34 0,42 – 0,25 0,22 – 0,20

700 – 530 500 – 330 300 – 250

0,17 0,18 0,20

0,40 – 0,32 0,31 – 0,22 0,20 – 0,18

350 – 250

0,20

0,35 – 0,30

Продолжение таблицы Г.4 1

2 I класс прочности ІІ класс прочности ІІІ класс прочности То же, укрепленное цементом: I класс прочности ІІ класс прочности ІІІ класс прочности То же, укрепленное вяжущими, указанными в порядковом номере 4: ІІ класс прочности ІІІ класс прочности То же, укрепленное вяжущим битумом или эмульсией на вяжущем битуме Пески мелкие и пылеватые, супесок легкий и пылеватый, укрепленные комплексными вяжущими: I класс прочности ІІ класс прочности ІІІ класс прочности То же, укрепленное цементом: I класс прочности ІІ класс прочности ІІІ класс прочности То же, укрепленное вяжущими, из позиции 4 этой таблицы: ІІ класс прочности ІІІ класс прочности То же, укрепленное вяжущим битумом или эмульсией на вяжущем битуме Побочные продукты промышленности (каменные материалы и крупнообломочные 280

3 800 – 650 600 – 450 420 – 280

4 0,16 0,17 0,19

5 0,50 – 0,42 0,40 – 0,32 0,31 – 0,24

700 – 500 480 – 330 300 – 250

0,17 0,18 0,20

0,40 – 0,30 0,28 – 0,22 0,19 – 0,18

450 – 300 300 – 200

0,19 0,21

0,25 – 0,17 0,16 – 0,12

300 – 200

0,21

0,30 – 0,25

750 – 600 550 – 400 380 – 250

0,16 0,18 0,20

0,47 – 0,40 0,37 – 0,30 0,28 – 0,22

650 – 480 450 – 300 260 – 220

0,17 0,19 0,21

0,35 – 0,26 0,25 – 0,18 0,16 – 0,13

430 – 280 230 – 180

0,19 0,22

0,22 – 0,11 0,08 – 0,07

300 – 220

0,21

0,25 – 0,20

Продолжение таблицы Г.4 1

2 грунты, отвечающие рудным ископаемым, золошлаковые смеси, формовочные смеси, фосфоритные «Хвосты» и т. п.), укрепленные комплексными вяжущими: I класс прочности ІІ класс прочности ІІІ класс прочности То же, укрепленные цементом: I класс прочности ІІ класс прочности ІІІ класс прочности То же, укрепленное вяжущими, указанными в поз.4 этой таблицы: ІІ класс прочности ІІІ класс прочности То же, укрепленное вяжущими битумами или эмульсиями на вязких битумах Супеси тяжелые и пылеватые, суглинки легкие, укрепленные комплексными вяжущими: I класс прочности ІІ класс прочности ІІІ класс прочности То же, укрепленное минеральными вяжущими – цементом, золой-уноса, гранулированными шлаками: I класс прочности ІІ класс прочности ІІІ класс прочности

281

700 – 550 530 – 350 320 – 200

0,16 0,18 0,21

0,45 – 0,37 0,36 – 0,28 0,26 – 0,12

600 – 420 400 – 250 220 – 180

0,17 0,20 0,22

0,30 – 0,22 0,25 – 0,18 0,16 – 0,13

350 – 220 200 – 130

0,20 0,23

0,15 – 0,09 0,08 – 0,06

250 – 180

0,22

0,20 – 0,15

600 – 500 450 – 300 280 – 150

0,17 0,19 0,22

0,40 – 0,35 0,32 – 0,25 0,24 – 0,10

500 – 350 350 – 230 200 – 120

0,18 0,20 0,24

0,22 – 0,16 0,16 – 0,12 0,09 – 0,07

Окончание таблицы Г.4 1 2 20 То же, укрепленное вяжущими, указанными в поз. 4 этой таблицы: ІІ класс прочности ІІІ класс прочности 21 То же, укрепленное эмульсией на вяжущих битумах 22 Суглинки тяжелые и пылеватые, глины песчанистые и пылеватые, укрепленные минеральными и комплексными вяжущими: ІІ класс прочности ІІІ класс прочности

300 – 200 180 – 100

0,21 0,24

0,12 – 0,08 0,06 – 0,05

250 – 180

0,22

0,17 – 0,10

330 – 200 180 – 80

0,21 0,25

0,12 – 0,08 0,06 – 0,05

Примечания: 1 Под комплексными вяжущими понимают цемент + вязкий битум или эмульсии на вязком битуме; цемент + полимерное вяжущее, цемент (известь) + активные золы-уноса или гранулированные шлаки и т. п. 2 Большие значения расчетных характеристик принимают при: а) использовании более качественных минеральных материалов или активных вяжущих; б) укреплении материалов и грунтов неорганическими вяжущими в дорожно-климатических зонах У-ІІІ и У-ІV; в) укреплении вязким битумом и битумной эмульсией на вязком битуме в дорожно-климатических зонах У-I и У-ІІ.

282

Таблица Г.5 – Характеристики щебней и других зернистых материалов

1 2 Черный щебень, устроенный по способу 600 – 900 заклинки за ВСН 123-77 Слой из щебня марок 1000–1400, устроенный по способу пропитки 400 – 600 вязким битумом по ВСН 123-77 Щебень фракционных марок 800 – 1400, устроенный по ДСТУ Б В.2.7-30: 350 – 450 – из крепких осадочных и метаморфиче250 – 350 ских пород – из магматических пород Фракционный щебень, укрепленный цементнопесчаной смесью по 500 способу пропитки по ВБН В.2.3-218-002 Шлаки с подобранным гранулометрическим составом по ГОСТ 3344: – активный 350 – 450 – слабоактивный 200 – 300 283

Сцепление См, МПа

Модуль упругости Е, МПа

Материал (грунт)

Угол внутренне го трения , град

Расчетные характеристики

Примечания

–

5 Большие значения для покрытия, меньшие – для оснований

–

То же

–

– Большие значения при стойкой структуре шлаков

– –

Окончание таблицы Г.5 1

Рядовой шлаковый щебень

150 – 200

Каменная мостовая, пакеляж

400 – 500

Грунт, укрепленный жидким битумом за ВСН 123-77: супесок песчани150 – 200 стый суглинок, супесок пылеватый 80 – 150 Песчано-гравийные 180 смеси за ДСТУ Б В.2.7-30 Песок, отвечающий требованиям ДСТУ Б В.2.7-32: – очень крупный, 130 повышенной крупности и крупный – средний 120 – мелкий 100

Большие значения – при смешивании в установке и 25 – 35 0,02 – 0,035 применении битумной 15 – 25 0,02 – 0,035 эмульсии 45

0,03

0,007

40 38

0,006 0,005

284

Показатели См и Е приняты при остаточной пористости песка, уплотненного до максимальной плотности 26 % < n < 32 %, при n < 26 % увеличиваютс я на 20 %, а при n > 32 % – уменьшаются на 20 %

Таблица Г.6 – Характеристики теплоизоляционных материалов Расчетные характеристики Модуль Граница упругости Е, прочности при МПа изгибе R, МПа 2 3 500 – 800 0,3 – 0,4

Теплоизоляционный материал 1 Стиропорбетон Аглопоритовый щебень, обработанный вязким битумом Керамзитовый гравий, обработанный вязким битумом Гравий (щебень) с легкими заполнителями, обработанные вязким битумом Цементогрунт с перлитом То же, с полистиролом, состав: – гранулы полистирола 3 – 2 % – песок 97–98 % (от массы) – цемент 7–6 % То же, с керамзитом, состава: – песок 75 % – керамзит 2,5 % – цемент 6 % Битумоцементогрунт с перлитом, состава: – перлитовый щебень 25–20 % – песок 75–80 %, цемент 4–6 % – битум 12–10 % от (массы песка, перлита и цемента) Цементогрунт с аглопоритом, состава: – супесь или песок 70–80 % – аглопорит 30–20 % – цемент 6 % Золошлаковые смеси, укрепленные цементом Грунт, укрепленный золой-уноса Цементогрунт, обработанный битумной эмульсией 285

400

0,4

500

0,4

500

0,8

130

0,2

300

0,2

300

0,3

200 – 300

0,2 – 0,3

250 – 350

0,25 – 0,35

150

0,4

200

0,4

–

0,6

Таблица Г.7 – Характеристики распространенных в Украине

материалов

грунтов,

Материал конструктивного пласта

R, МПа

1 Щебни и гравий, укрепленные портландцементом Местные каменные материалы, укрепленные цементом: а) известняки юга Украины; б) песчаники Харьковской и Хмельницкой областей; в) песчаники, отходы камнедробление крепких песчаников Винницкой, Хмельницкой, Луганской и Львовской областей г) гравийно-песчаные смеси или дресва изверженных горных пород, укрепленных цементом Грунты, укрепленные цементом: а) суглинки, супески пылеватые; б) легкие супески, пески мелкие пылеватые; в) пески гравелистые, крупные и среднезернистые Побочные продукты промышленности, укрепленные цементом: а) отходы камнедробления горных пород; б) отвальная золошлаковая смесь тепловых электростанций Украины; в) то же, укрепленное известью Щебни из металлургических шлаков заводов Приднепровья и Криворожья: – активный; – малоактивный Горелые породы отвалов угольных шахт: а) со средней степенью выжигания, плотные; б) сильно- и слабо выжженные, плотные; в) то же, но не защищенные от действия воды Грунтощебень с содержанем щебня до 60 %

Расчетный модуль упругости Е, МПа 3

0,25 – 0,50

400 – 800

0,16 – 0,36

300 – 550

0,15 – 0,25

280 – 500

0,16 – 0,23

400 – 520

0,15 – 0,40

480 – 500

0,08 – 0,35 0,10 – 0,40

150 – 450 200 – 800

0,15 – 0,50

180 – 600

0,15 – 0,40

200 – 550

0,35 – 0,60 0,35 – 0,60

500 – 700 350–600

– –

300 – 450 150 – 300

–

120 – 140

–

100 – 120

–

50 – 60 100 – 175

286

Таблица Г.8 – Теплофизические характеристики материалов и грунтов Материал Асфальтобетон плотный То самое, пористый То самое, высокопористый Литой асфальтобетон Цементобетон Черный щебень Щебень с просачиванием вязким битумом Шлаковый щебень Щебень и гравий, обработанные цементом Пески, укрепленные комплексными вяжучими Пески, укрепленные цементом Крупнообломочные пески и ГПС, укрепленные вяжущими Малоценные известняки, укрепленные известью Суглинки, укрепленные минеральными и комплексными вяжущими Супески, укрепленные минеральными и комплексными вяжущими Щебень гранитный Щебень известняковый Гравий Песок крупный Песок средней крупности Песок мелкий Песчано-гравийная смесь

Коэффициент Эквивалент по теплопровод- гранитному ности щебню λ Вт/(м.к.)  1   щ / 1 2,4 1,15 2,25 1,22 2,2 – 1,9 1,30 – 1,36 2,45 1,1 2,4 1,88 1,02 1,35 1,15

1,27

1,6

1,76

1,96

1,86

1,75

1,03

1,9

0,99

1,16

1,27

1,45

1,13

1,51

1,11

1,80 1,39 1,80 2,32 2,44 2,32 1,9

1 1,15 1 0,88 0,87 0,9 1,00

Примечание – Расчетными значениями теплотехнических характеристик различных дорожно-строительных материалов, приведенных в таблице Г.8, следует пользоваться только при отсутствии приборов и оборудования для экспериментального определения этих характеристик. 287

Приложение Д Ориентировочная стоимость основных конструктивных слоев дорожной одежды (толщиной 1 см) Таблица Д.1 – Ориентировочная стоимость основных конструктивных слоев дорожной одежды (толщиной 1 см) ОриентироЕдиница Количе вочная Наименование слоя измерения ство стоимость, у.е. 1 2 3 4 1. Материалы слоев покрытия Горячий асфальтобетон, плотный: 1. Щебнево-мастичный 1м2 1 12 асфальтобетон ЩМА-15 2. Мелкозернистая смесь 1м2 1 11 2 3. Крупнозернистая смесь 1м 1 9,5 2 4. Песчаная смесь 1м 1 10,5 Горячий асфальтобетон, пористый: 1. Крупнозернистая смесь 1м2 1 8,75 2 2. Мелкозернистая смесь 1м 1 9,75 Горячий асфальтобетон, высокопористый: 1м2 1 8,5 2 1. Крупнозернистая смесь 1м 1 8,75 2. Мелкозернистая смесь Холодный асфальтобетон 1м2 1 7,0 2 Теплый асфальтобетон 1м 1 7,5 2. Материалы слоев основания А. Щебни, шлаки, смеси: Суглинок, укрепленный битумом 1м2 1 1,5 – 2,0 (Е-150, 180) Супесь, укрепленная битумом 1м2 1 1,7 – 2,2 (Е-150, 200) Каменная мостовая (Е-400, 500) 1м2 1 10,0 2 Песчано-гравийная смесь (Е-180) 1м 1 2,2 Черный щебень (Е-600, 900) 1м2 1 7,0 2 Шлак активный (Е-350, 400) 1м 1 2,5 288

Продолжение таблицы Д.1 1 2 3 4 Шлак малоактивный (Е-200, 300) 1 2,0 1м2 Рядовой шлак (Е-200) 1 1,5 1м2 Щебень М 100-1400 (Е-400, 600) Щебень М 800-1400 (Е-250, 350, 450) 1 2,7 – 3,0 1м2 Щебне-цементно-песчаная смесь (Е-500) Б. Малопрочные каменные материалы Гравийная смесь 1 2,2 – 2,7 1м2 В. Крупнообломочные грунты и гравийно-песчаные смеси, укрепленные вяжущим КУГ и ГПС, оптимизированные 1 4,0 – 5,0 1м2 цементом (Е-300-900) КУГ и ГПС, обработанные 1 5,0 1м2 вяжущим битумом (Е-250) КУГ и ГПС, укрепленные 1 3,7 – 4,2 1м2 цементом (Е-280-550) КУГ и ГПС, укрепленные 1 3,5 – 4,0 1м2 комплексным вяжущим (Е-300-700) КУГ и ГПС, оптимизированные 1 2,7 – 3,2 1м2 битумом (эмульсия) (Е-250-350) КУГ и ГПС, не оптимизированные 1 3,0 – 3,75 1м2 комплесним вяжущим (Е-280-800) КУГ и ГПС, не оптимизирован1 2,75 – 3,5 1м2 ные цементом (Е-250-700) КУГ и ГПС, не оптимизирован1 2,5 – 3,0 1м2 ные композиционным вяжущим (Е-300-450) КУГ и ГПС, не оптимизирован1 2,5–3,0 1м2 ные битумом (эмульсия) (Е-200300) Песок, супесок, укрепленные 1 3,0–3,75 1м2 комплексным вяжущим (Е-380-750) Песок, укрепленный цементом 1 3,0 – 4,0 1м2 (Е-260-650)

289

Окончание таблицы Д.1 1 2 Песок, супесок, укрепленные 1м композиционным вяжущим Песок, супесок, укрепленные 1 м 2 битумом (эмульсией) (Е-220-300) Побочные продукты, укрепленные 1 м 2 комплексным вяжущим (Е-320-700) Побочные продукты, укрепленные 1 м 2 цементом (Е-320-700) Побочные продукты, укрепленные 1м2 композиционным вяжущим (Е-200-350) Побочные продукты, укрепленные 1м2 комплексным вяжущим (Е-180-250) Супесок, суглинок, укрепленные 1м2 комплексным вяжущим (Е-150-600) Супесок, суглинок, укрепленные 1м2 минеральным вяжущим (Е-120-500) Супесок, суглинок, укрепленные 1м2 композиционным вяжущим (Е-100-300) Супесок, суглинок, укрепленные 1 м 2 эмульсией (Е-180-250) Супесок, глины, укрепленные 1 м 2 минеральным вяжущим (Е-180-330) Г. Пески (по ВСН) Пески крупные Пески средние 1м2 Пески мелкие

290

3 1

4 1,5 – 2,0

2,0 – 2,5

2,5 – 4,0

2,75 – 4,5

2,5 – 3,0

2,5 – 2,75

1,5 – 2,5

2,0 – 2,5

1,5 – 2,0

1,75 – 2,25

1,2 – 1,5

Приложение Е Условные обозначения Е.1 – Условные обозначения на плане трассы Условное графическое Размеры, мм изображение 1,5

Название изображения

Пикет

5 1.0

ВУ 2 Точка (вершина) угла поворота кривой

2,0 1,5

Знак тангенса круговой кривой

0,5

2,0

Указатель километров

3333

Труба с оголовком а) портального типа

11 1

3,0 10,0

1,0

Знак тангенса переходной кривой

45 б) раструбного типа 3

45 3

Мост 3

1,5

45 1,5

Путепровод

291

Е.2 – Условные обозначения на продольном профиле:

1. Пересечения автомобильных дорог Слева от ножки показывают тип пересечения

2...3

... ПК...

6 6

2. Съезд или примыкание к к автомобильной дороге

... ПК...

3. Развязка автомобильных дорог в разных уровнях

2 ... ПК...

а) на пересечениях

6 6 ... ПК...

б) на примыканиях

5. Километровый указатель 20

292

3,5 2 5 10

Влево ПК...

4. Репер или марка

25 min

РП17 - 125,327

1,5

10 6

6. Переезд при пересечении железнодорожного пути и автомобильной дороги а) неохраняемый

II-7

ПК...

б) охраняемый

1,5

ПК...

II-7

II-7,5

в) переустраиваемый

90 5

ПК...

III-9

7. Пересечение инженерных надземных сетей на высоких опорах

293

ПК...

в) трубопроводов разного назначения

б) связи и сигнализации

ПК...

а) ВО

ЛC...ПР R=

ВЛ...КВ R=

8. Пересечение инженерных подземных сетей

... ... ПК...

а) трубопроводов разного назначения Слева от ножки показывают название или индекс инженерной сети

Верхняя линия сетки

2 ... ... ПК...

б) каналов разного назначения

Верхняя линия сетки

... ... ПК...

в) кабелей

0,7

Верхняя линия сетки >20

Дл...

ПК...

9. Нагорная канава или водоотводная

Кан. ..

>20

Дренаж Дл... ПК...

10. Дренаж

ПК...

11. Сброс воды

294

25 min

1-2

... ПК...

а) открытый

Отв... ПК...

12. Лоток

Дл... ПК...

б) закрытый

13. Дамба

Размеры изображения

...УВВ

14. Труба

...УПВ 3

а) деревянная треугольная или прямоугольная

Д.отв... ПК...

...УМВ

Ж-Б. ... ПК...

б) железобетонная или бетонная круглая

2 ...УПВ

295

в) железобетонная или бетонная прямоугольная

...УПВ

Ж-Б.отв... ПК...

Д. Дл... ПК...

15. Мост

а) деревянный

Ж-Б. Дл... ПК...

...УВВ

б) железобетонный

...УВВ

в) металлический с ездой поверху

...УВВ

М. дл... ПК...

...УМВ

г) металлический с ездой понизу

323 ...УВВ

М. дл... ПК...

...УМВ

Ж-Б. Дл... ПК...

16. Виадук

17. Мост пешеходный

296

55 30

Ж-Б. Дл... ПК...

444

а) под проектируемой дорогой

Ж-Б. Дл... ПК...

18. Путепровод:

Ж-Б. Дл... ПК...

19. Туннель пешеходный

5 5

В масштабе профиля

б) над проектируемой дорогой

Ж-Б. Дл... ПК...

Верхняя линия сетки

R=10000

15 85

К=300

i2 350

70 70

500

R=10000

i2 350

г) вогнутая кривая с восходящей и нисходящей ветвью

д) переход на ПК выпуклой кривой к вогнутой на уклоне i2

i1 350

i1 160

R=6000

450

297

К=300

R=600 К=200

К=300

i2 350

50 50

в) вогнутая кривая с восходящей ветвью

350

70 70

б) выпуклая кривая с нисходящей ветвью

70 70

расстояние до ближайшего пикета

50 50

15 85

а) выпуклая кривая с восходящей и нисходящей ветвью

70 70

20. Вертикальные кривые:

R=...; К=... i2 i3

450

Е.3 – Условные обозначения грунтов и горных пород на продольных профилях автомобильных дорог Супесь легкая

Песок мелкий

Галька

Супесь пылеватая

Плывун

Валуны

Супесь тяжелая

Песок пылеватый

Гранит

Суглинок

Суглинок тяжелый валунный

Диабаз

Суглинок легкий пылеватый

Торф

Сланец глинистый

Суглинок тяжелый

Торф разреженный

Известняк

Суглинок тяжелый пылеватый

Сапронель

Мергель

Глина песчанистая

Ил, иловатый грунт

Известняк ракушечник

Глина пылеватая

Насыпной грунт

Песчаник кв.-кварцевый гл.-глинистый изв.- известковый

Гравий

Трещиноватость пород

Глина кирпичная

298

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ А

Автомобильные дороги классификация – государственного значения 14 – местного значения 14 Аккумуляция воды 44

Инженерно-геологические условия 12 Интенсивность движения 14 Интенсивность ливня 35 К

Б Безопасность движения – коэффициенты аварийности 229 – коэффициенты безопасности 237 В Видимости на кривых 29 Водомерный график 66 Водоотвод 142 Водопропускные сооружения 33 Виража проектирование 25

Канава боковая 80 Категория дороги 34 Классификация автомобильных дорог 14 Климатические условия 11 Конструирование дорожной одежды 83 Контрольные точки 115 Л Ливневой район 36 Линия воздушная 17

Г Габарит надводный 63 Габарит подмостовой 65

М Малый мост – расчеты отверстия 50 Модуль упругости – требуемый 79 Морфометрический расчет 58

Д Дорожно-климатический район 77 Дорожная одежда – исходные данные 70 – типы 71 Дренаж 142

Н Нагрузки нормативные 70 Насаждения 207 Нормы проектирования 13

З Земляное полотно – проектирование 10 Знаки дорожные 201

299

О Одежда дорожная нежесткая 70 Ограждения дорожные 203 Озеленение дороги 206 Освещение дорожное 206 Отверстие моста 63, 64 Отгон виража 25 Отметка рекомендуемая 117

Т Технические условия 13 Типы фундаментов 62 Трасса дороги 17 Труба водопропускная 40 У Уклон 44, 119,120 Условия природные 10 Условия технические 13 Уширение проезжей части 24

П Переходная кривая 20 Пикетаж − разбивка 23 План трассы 31 Покрытия дорожные 70 Полоса отвода 29 Природные условия 10 Пропускная способность 219

Х Характеристика района - экономическая 10 Ш Шаблон вертикальной кривой 121

Р Район дорожный 79 Развязка дорог 159 Рекомендуемая рабочая отметка 117 Рекультивация 136 Рельеф 11

Э Элементы дороги − круговых кривых 18 − переходных кривых19 Я

Яркость 207

Система водоотвода 142 Снегозаносимость 119 Состав проекта 9 Стадийность разработки 9

300

Учебное издание

Пиндус Богдан Иванович

ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Учебное пособие для обучающихся образовательных учреждений высшего профессионального образования

Ответственная за выпуск Н. Ф. Курган Техническое редактирование и корректура Т. В. Чубучной

Подписано к печати 23.04.2018 г. Формат 70×90/16. Бумага офисная. Гарнитура «Times New». Печать – лазерная. Усл. печ листов 17,67. Тираж 300 экз. Заказ № 100. ГОУВПО «ДОННТУ» 83001, ДНР, г. Донецк, ул. Артема, 58. Тел.: (062)301-03-04 Отпечатано в Автомобильно-дорожном институте ГОУВПО «ДОННТУ» 84646, г. Горловка, ул. Кирова, 51 Свидетельство о государственной регистрации ДНР Серия АА03 № 029192 от 7 апреля 2016 г.